JP2015030907A - 熱風炉の築炉方法 - Google Patents

Abstract

【課題】炉体のライニングの施工を簡単かつ短期間に行える熱風炉の築炉方法を提供すること。
【解決手段】炉体が鉄皮４と、前記鉄皮４の内側に形成されたライニング５とを有し、前記ライニング５が、前記鉄皮４の内側に設置されたキャスタブル５１と、前記キャスタブル５１の内側に設置された断熱煉瓦５２と、前記断熱煉瓦５２の内側に設置された耐火煉瓦５３とを有する熱風炉の築炉方法であって、前記鉄皮４の内側に間隔をあけて前記断熱煉瓦５２および前記耐火煉瓦５３を設置し、前記鉄皮４と前記断熱煉瓦５２との間に前記キャスタブル５１を注入して固化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱風炉の築炉方法に関し、高炉に熱風を供給する熱風炉を築炉する方法に関する。

従来、製銑用の高炉に熱風を供給するための設備として、熱風炉が用いられている。
熱風炉は、高炉１基につき複数（３〜５基）が設置され、このうち何れかで蓄熱を行うとともに、他で高炉への熱風供給を行うことで、高炉に絶え間なく熱風を供給できるようになっている。
それぞれの熱風炉は、加熱用のバーナーが設置された燃焼室と、蓄熱媒体としてのチェッカー煉瓦が充填された蓄熱室とを有する。そして、蓄熱動作として、燃焼室で燃料を燃焼させて熱風を生成し、この熱風を蓄熱室に通し、蓄熱室の内部に積まれたチェッカー煉瓦に蓄熱しておく。さらに、送風動作として、外気を蓄熱室に通して加熱し、１２００℃〜１４００℃程度に加熱された熱風を高炉へと供給するものである。

このような熱風炉としては、燃焼室と蓄熱室とが別の炉体に構築された外燃式と、同じ炉体に一括して収容された内燃式とが用いられている。
図２４には、一例として外燃式の熱風炉１が示されている。熱風炉１は、燃焼室と蓄熱室とが別体とされた外燃式であり、燃焼室炉体２と、蓄熱室炉体３との２つの炉体を有する。なお、図示の熱風炉１は、高炉１基につき複数設置されるものの一つ分である。

燃焼室炉体２の内部には、炉底部分にバーナー２１が形成されている。バーナー２１は、燃料ガス導入部２２に導入される燃料ガスと、空気導入部２３に導入される空気とを混合させて燃焼させ、炉頂へ向けて流れる高温の燃焼ガスを生成する。
燃焼室炉体２の側面には、高炉へ至る熱風供給部２４が設置されている。燃焼室炉体２は、連結管２５により炉頂部分を蓄熱室炉体３の炉頂部分と連結されている。
蓄熱室炉体３の内部には、蓄熱媒体としてのチェッカー煉瓦３１が積まれている。チェッカー煉瓦３１は、蓄熱室炉体３の炉底部分から炉頂近くまで隙間無く積まれている。チェッカー煉瓦３１は、各々に多数の通気孔が貫通形成され、かつ各々の通気孔が互いに連通するように積まれている。従って、積み上げられた多数のチェッカー煉瓦３１においては、蓄熱室炉体３の炉底部分から炉頂部分まで通気可能である。
蓄熱室炉体３の炉底部分には、外部に開放された吸排気口３２が形成されている。

このような熱風炉１では、次のように蓄熱および送風を行う。
蓄熱動作の際には、バーナー２１で燃料ガスを燃焼させ、燃焼室炉体２を上昇する燃焼ガスを発生させ、この燃焼ガスを連結管２５から蓄熱室炉体３の内部へと導入する。そして、導入された燃焼ガスを、チェッカー煉瓦３１に通して下向きに通過させ、その間に燃焼ガスの熱をチェッカー煉瓦３１に蓄熱する。チェッカー煉瓦３１を通過した燃焼ガスは、吸排気口３２から排出される。
送風動作の際には、外気を吸排気口３２から蓄熱室炉体３の内部へと吸入し、吸入した外気をチェッカー煉瓦３１に通して上向きに通過させ、その間にチェッカー煉瓦３１に蓄熱された熱で外気を加熱して熱風を生成し、この熱風を、連結管２５から燃焼室炉体２の内部へと導入し、熱風供給部２４から高炉へと供給する。

このような熱風炉１において、燃焼室炉体２および蓄熱室炉体３は、いずれも外殻が円筒状の鉄皮４で形成され、その内側には、炉内の高温から鉄皮を保護するためのライニング５が形成される。
図２５には、燃焼室炉体２のライニング５が示されている。
ライニング５は、鉄皮４の内面に形成されたキャスタブル５１、その内側に積まれた断熱煉瓦５２、その内側に積まれた耐火煉瓦５３を有する。耐火煉瓦５３の内側は空洞とされ、この空洞が燃焼室炉体２内の風道となる。

ライニング５には、例えば断熱煉瓦５２の層と耐火煉瓦５３の層との間に、膨張代部５４が形成される。
新たに築造された熱風炉１における火入れの際には、耐火煉瓦５３が大きく熱膨張し、炉体の径方向外側に変位して断熱煉瓦５２に干渉する可能性がある。これに対し、断熱煉瓦５２の層と耐火煉瓦５３の層との間に、炉体の周方向に連続する膨張代部５４を設けることで、図２６に示すように、耐火煉瓦５３の熱膨張を膨張代部５４で許容することが行われている（特許文献１参照）。

このような膨張代部５４を設ける場合、単なる空隙としておくとリークガスの通路になる等好ましくない。このため、膨張代部５４では、空隙にセラミックファイバーや発泡プラスチック等の柔軟で不定形の充填物（フィラー）を充填し、あるいは発泡性充填材を注入し、発泡させて隅々まで充填させたのち、固化させて空隙内に保持することがなされている。発泡性充填材を固化させる場合でも、固化した発泡性充填材は十分軟質とされ、柔軟で不定形の充填物と同様に、耐火煉瓦５３の熱膨張を妨げることがない。
このような膨張代部５４は、断熱煉瓦５２の層と耐火煉瓦５３の層との間に限らず、断熱煉瓦５２の層とキャスタブル５１との間に形成されることもある。

図２７および図２８には、燃焼室炉体２のライニング５の異なる構造が示されている。
各図において、断熱煉瓦５２の層と耐火煉瓦５３の層との間には、図２５のような膨張代部５４が形成されていない。一方、炉体の周方向に配列された耐火煉瓦５３の間には、それぞれ隙間が空けられ、この隙間により炉体の径方向に連続する膨張代部５４が形成されている。このような膨張代部５４があることで、耐火煉瓦５３が熱膨張した際でも膨張代分を許容することができ、耐火煉瓦５３が径方向外側へ変位することを回避できる。従って、このような膨張代部５４を採用すれば、耐火煉瓦５３と断熱煉瓦５２とを密接させて積むことができる。

以上は燃焼室炉体２のライニング５について説明したが、蓄熱室炉体３のライニング５も同様に構成される。
図２９に示すように、蓄熱室炉体３においては、鉄皮４の内側に、例えば図２５に示すライニング５が形成され、その最内側の耐火煉瓦５３の内側に、チェッカー煉瓦３１が隙間無く積まれる。

ところで、前述したライニング５の設置にあたっては、燃焼室炉体２あるいは蓄熱室炉体３の内部に足場を組むか、あるいはゴンドラを吊り下げ、炉内の所定高さの部位において、鉄皮４の内側にキャスタブル５１の吹き付け作業を行う。続いて、キャスタブル５１の内側に断熱煉瓦５２および耐火煉瓦５３を積み上げてゆく作業を行っていた（特許文献２および特許文献３参照）。
一般に、断熱煉瓦５２および耐火煉瓦５３の積み上げは、それぞれ作業者が施工しやすい高さ（約１．２ｍ程度）の階層に分け、各階層の積み上げを順次繰り返すようにしている。

特開平８―２６９５１４号公報 特公昭５６−２４００７号公報 特開２００９−１１５４４４号公報

前述したように、従来のライニング５の設置においては、鉄皮４の内側へのキャスタブル５１の吹き付けに足場あるいはゴンドラを用いていたため、キャスタブル５１の吹き付けに先立って、これらの組み立てが必要である。
また、キャスタブル５１の吹き付けに用いた足場あるいはゴンドラは、キャスタブル５１の内側に積み上げられる断熱煉瓦５２および耐火煉瓦５３と干渉するため、これらの積み上げに先立って解体する必要があった。
つまり、キャスタブル５１の施工と断熱煉瓦５２および耐火煉瓦５３の積み上げ作業との間に、作業用足場あるいはゴンドラの設置および解体という工程が必要であり、熱風炉１の築炉にかかる工期およびコストの増大が避けられなかった。

本発明の目的は、炉体のライニングの施工を簡単かつ短期間に行える熱風炉の築炉方法を提供することにある。

本発明は、炉体が鉄皮と、前記鉄皮の内側に形成されたライニングとを有し、前記ライニングが、前記鉄皮の内側に設置されたキャスタブルと、前記キャスタブルの内側に設置された断熱煉瓦と、前記断熱煉瓦の内側に設置された耐火煉瓦とを有する熱風炉の築炉方法であって、前記鉄皮の内側に間隔をあけて前記断熱煉瓦および前記耐火煉瓦を設置し、この後、前記鉄皮と前記断熱煉瓦との間に前記キャスタブルを注入して固化させることを特徴とする。
この際、築炉の手順としては、鉄皮側から断熱煉瓦を設置した後、耐火煉瓦を設置してもよいし、炉内面側から耐火煉瓦を設置した後、断熱煉瓦を設置してもよく、その順序は限定されるものではなく、これらの断熱煉瓦および耐火煉瓦を施工した後にキャスタブルを注入し固化させる、ということある。

このような本発明では、キャスタブルが吹き付け施工ではないので、鉄皮の内側に足場あるいはゴンドラを設置および解体する必要がなく、炉体のライニングの施工を簡単かつ短期間に行うことができる。
ここで、鉄皮と断熱煉瓦との間にキャスタブルを注入した際、断熱煉瓦がキャスタブルからの荷重あるいは打撃を受けるが、この荷重あるいは打撃は断熱煉瓦から耐火煉瓦までで負担することができる。このため、例えば断熱煉瓦だけでキャスタブルからの荷重を受けた際に懸念される積み上げ済の断熱煉瓦のずれあるいは分断などの不都合を未然に防止することができる。

本発明において、前記ライニングは、前記断熱煉瓦と前記耐火煉瓦との間、前記断熱煉瓦どうしの間、前記耐火煉瓦どうしの間の何れかに膨張代部を有し、前記膨張代部には、常温では所定の強度を有しかつ前記熱風炉の稼働時炉内温度では軟化、消失するスペーサが介装されていることが望ましい。
このような本発明では、膨張代部により、火入れ時の耐火煉瓦の熱膨張を許容することができる。一方、膨張代部が自由に変形可能な空間あるいは軟質の充填物のみであると、本発明の必須機能としての断熱煉瓦から耐火煉瓦までの荷重負担が得られない。しかし、本発明ではスペーサを介装したため、本発明に必要な荷重負担が可能となる。

すなわち、常温ではスペーサが所定の強度を有し、このスペーサにより断熱煉瓦から耐火煉瓦までの荷重伝達が可能となる。このため、鉄皮と断熱煉瓦との間にキャスタブルを注入した際に、断熱煉瓦がキャスタブルからの荷重あるいは打撃を受けても、この荷重あるいは打撃を断熱煉瓦から耐火煉瓦までで確実に負担することができる。
なお、本発明には含まれないが、断熱煉瓦層のみを積み、耐火煉瓦を積まずにキャスタブルを注入することもできる。この場合、キャスタブル注入による断熱煉瓦層の変位を抑える為、断熱煉瓦層の炉内面側に押え板と切梁等の支えを設ける、または、断熱煉瓦の一回の積み高さを低く抑える等の方法で施工は可能であるが、非効率でコストも掛かる。
一方、火入れ後は炉内温度の上昇に伴ってスペーサが軟化、消失するため、膨張代部が所期の機能を果たすことができるようになり、耐火煉瓦の熱膨張を許容することができる。
従って、本発明のスペーサにおいて、その所定の強度としては、キャスタブルの注入時に負担すべき荷重より大きな強度が得られていればよく、本発明を適用する熱風炉に応じて適宜設計することが望ましい。

本発明において、前記スペーサは、熱可塑性樹脂発泡体であることが望ましい。
熱可塑性樹脂発泡体としては、例えば緩衝材として多用される発泡スチロール、つまりポリスチレン樹脂（ＰＳ）発泡体が利用できるほか、他の熱可塑性樹脂の発泡体を利用してもよい。他の熱可塑性樹脂としては、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン樹脂）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン樹脂）、ＥＶＡ（ポリエチレンビニルアルコール樹脂）、ＰＰ（ポリプロピレン樹脂）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル樹脂）、ＰＥ／ＰＳブレンド樹脂、ＰＭＭＡ（アクリル樹脂）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体樹脂）などが利用できる。
このような本発明では、スペーサは熱可塑性樹脂発泡体とすることで、本発明のスペーサとしての温度特性（常温で強度があり、温度上昇に伴って軟化溶融する）が得られるとともに、強度の調整および形状の加工が容易であり、かつ安価に確保することができる。
なお、スペーサとしては、例えば前述した熱可塑性樹脂発泡体をブロック状に成型したものが利用できる。また、熱可塑性樹脂の格子状、ハニカム状構造物などであってもよい。さらに、スペーサの材質としては、熱可塑性を有する合成樹脂材料に限らず、紙（段ボールなど）などであってもよい。

本発明において、前記膨張代部には、前記スペーサとともに常温で軟質または不定形であるフィラーが介装されていることが望ましい。
このような本発明では、膨張代部においてスペーサが消失した後、フィラーが膨張代部に充填された状態となる。そして、耐火煉瓦の熱膨張に伴って膨張代部が縮小した際には、この変形にフィラーが追従することができ、耐火煉瓦の熱膨張を許容しつつ耐火煉瓦の隙間を埋め、熱風の侵入を防止することができる。
このようなフィラーとしては、耐熱性を有するセラミックファイバーなどが好ましい。フィラーは、膨張代部のスペーサがない空洞部分に詰めておいてもよく、スペーサに形成された空洞や凹部に詰めておいてもよく、あるいはスペーサが合成樹脂成形品である場合には成型時に溶かし込んでおいてもよい。

本発明において、前記熱風炉は、前記ライニングの内側にチェッカー煉瓦が設置されており、前記キャスタブルの注入は、前記チェッカー煉瓦の設置作業中または設置作業後に行うことが望ましい。
このような本発明では、断熱煉瓦および耐火煉瓦の設置の後、チェッカー煉瓦の設置作業中にキャスタブルの注入を行うことで、工程を重複させて全体工期の短縮を図ることができる。あるいは、チェッカー煉瓦の設置後に行うことで、チェッカー煉瓦でキャスタブルの注入時の荷重を負担することもできる。

本発明において、前記炉体を高さ方向に並ぶ複数区画に分け、前記区画毎に前記キャスタブルの注入を行うことが望ましい。
このような本発明では、例えば断熱煉瓦および耐火煉瓦の積み上げを１．２ｍ毎の区画で行う場合、これに合わせて区画を設定すればよい。このように断熱煉瓦および耐火煉瓦の積み上げ区画とキャスタブルの注入高さ区画を合わせる場合、断熱煉瓦および耐火煉瓦の積み上げを先行し、キャスタブルの注入を行うようにしてもよく、あるいは、断熱煉瓦および耐火煉瓦の積み上げとキャスタブルの注入とを同時並行で行うようにしてもよい。
さらに、キャスタブルの注入高さが１．２ｍ程度であれば、上方からキャスタブル注入部への道工具等の異物混入や、キャスタブルの流動性を目視確認することも容易である。

本発明において、前記断熱煉瓦は、前記ライニングの厚み方向へ複数層に設置され、各層の断熱煉瓦の円周方向の横目地が互いにずらされていることが望ましい。
このような本発明では、断熱煉瓦の各層の目地がずれているため、キャスタブルの注入による荷重あるいは打撃を受けても、各目地のずれにより荷重が負担され、断熱煉瓦のずれあるいは分断を防止するのに効果的である。

本発明において、前記キャスタブルは、フリーフロー値が２００ｍｍ以上で３００ｍｍ以下であることが望ましい。
このような本発明では、フリーフロー値が２００ｍｍ以上であることでキャスタブルの流動性が確保され、鉄皮と断熱煉瓦との間の隙間に注入する場合でも隅々まで確実な充填が得られる。また、フリーフロー値が３００ｍｍ以下とすることで、注入時のキャスタブルの成分分離による品質不良あるいはホース詰まり等を防止することができる。

このような本発明では、キャスタブルが吹き付け施工ではないので、鉄皮の内側に足場あるいはゴンドラを設置および解体する必要がなく、炉体のライニングの施工を簡単かつ短期間に行うことができる。

本発明の第１実施形態のライニングを示す縦断面図。 前記第１実施形態での断熱煉瓦の１層目の設置工程を示す縦断面図。 前記第１実施形態での断熱煉瓦の２層目の設置工程を示す縦断面図。 前記第１実施形態での介在物の設置工程を示す縦断面図。 前記第１実施形態での耐火煉瓦の設置工程を示す縦断面図。 前記第１実施形態でのキャスタブルの注入工程を示す縦断面図。 前記第１実施形態のライニングの稼働時の状態を示す縦断面図。 前記第１実施形態での階層ごとにキャスタブルを注入する場合の施工順序を示す縦断面図。 前記第１実施形態での複数階層をまとめてキャスタブルを注入する場合の施工順序を示す縦断面図。 本発明の第２実施形態のライニングを示す縦断面図。 本発明の第３実施形態のライニングを示す縦断面図。 前記第３実施形態のライニングを示す平断面図。 本発明の第４実施形態のライニングを示す縦断面図。 本発明の第５実施形態のライニングを示す縦断面図。 本発明の第６実施形態のライニングを示す縦断面図。 前記第６実施形態のライニングを示す平断面図。 本発明で利用可能なスペーサの一例を示す斜視図。 本発明で利用可能なスペーサの一例を示す斜視図。 本発明で利用可能なスペーサの一例を示す斜視図。 本発明で利用可能なスペーサの一例を示す斜視図。 本発明で利用可能なスペーサの一例を示す斜視図。 本発明で利用可能なスペーサの一例を示す斜視図。 本発明で利用可能なスペーサの一例を示す斜視図。 従来の外燃式の熱風炉を示す縦断面図。 従来の燃焼室のライニングを示す縦断面図。 従来の燃焼室のライニングの稼働状態を示す縦断面図。 従来の燃焼室のライニングの異なる形態を示す縦断面図。 従来の燃焼室のライニングの異なる形態を示す平断面図。 従来の蓄熱室のライニングを示す縦断面図。 本発明の第７実施形態のライニングを示す平断面図。 本発明でスペーサとして用いる発泡スチロールの選定を示すグラフ。 本発明の実施例１の施工を示す縦断面図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
本実施形態は、前述した熱風炉１（図２４参照）の燃焼室炉体２（図２５参照）について、その築炉を行うものである。
本実施形態では、とくに炉体（燃焼室炉体２）に設置されるライニング５について、本発明に基づく独自の構造および施工手順を採用している。

図１において、ライニング５は、鉄皮４の内面に形成されたキャスタブル５１、その内側に積まれた２層の断熱煉瓦５２、その内側に積まれた１層の耐火煉瓦５３を有する。さらに、断熱煉瓦５２の層と耐火煉瓦５３の層との間に、膨張代部５４を有する。
これらのキャスタブル５１、断熱煉瓦５２、耐火煉瓦５３および膨張代部５４は、前述した図２４のライニング５の構成と同様なものである。
ただし、本実施形態では、キャスタブル５１の注入手順および膨張代部５４の構成が独自のものとされている。

本実施形態のキャスタブル５１は、先に設置された断熱煉瓦５２と鉄皮４との間の隙間に注入されて固化される。つまり、既存のキャスタブル５１の施工のような、足場の設置および複数高さで吹き付け作業を繰り返す必要がない。
本実施形態のキャスタブル５１は、基本成分は既存のキャスタブルと同様であるが、断熱煉瓦５２と鉄皮４との間への注入を、バイブレーターを使用せず隅々まで確実に行うために、その流動性を示すフリーフロー値が２００〜３００ｍｍとなるように調整されている。

キャスタブル５１の施工においては、その内面に施工されている断熱煉瓦に、キャスタブル５１の水分が吸水されて流動性が低下する。このような断熱煉瓦への吸水を防止するために、断熱煉瓦の接触面へ事前に撥水処理を行うことも可能である。しかし、このような処理はコストアップとなる。このような事前処理をせずに施工を可能にするには、フリーフロー値で２００ｍｍ〜３００ｍｍとなるよう調整することが有効である。

ここで、フリーフロー値が、２００ｍｍ以下であっても、バイブレーターを使用することでキャスタブル施工は可能である。しかし、バイブレーターの使用は、振動による断熱煉瓦の目地切れや位置ずれなどの原因となるため、バイブレーターは使用しないことが望ましい。
本実施形態では、先に述べたように断熱煉瓦の表面への撥水処理を行わず、直接断熱煉瓦の表面にキャスタブルを施工することにより、キャスタブルと断熱煉瓦が強固に接着して両者間の隙間が無くなり、熱風炉内の熱風が、鉄皮やキャスタブル面へ侵入する裏風を防止することもできる。

併せて、前述したキャスタブル５１の注入を可能とするために、膨張代部５４は、断熱煉瓦５２と耐火煉瓦５３との隙間に、スペーサ５５およびフィラー５６を介装して構成され、キャスタブル５１の注入によるヘッド圧の荷重を断熱煉瓦５２から耐火煉瓦５３へと伝達可能である。

スペーサ５５は、断熱煉瓦５２と耐火煉瓦５３との隙間を水平方向に連続して延びる長尺のブロックである。
スペーサ５５は、断面形状が矩形とされ、スペーサ５５の炉体外側面は断熱煉瓦５２の内面に密接され、スペーサ５５の炉体内側面は耐火煉瓦５３の外側面に密接される。断熱煉瓦５２および耐火煉瓦５３との密接が確保されるように、スペーサ５５の炉体径方向は、断熱煉瓦５２と耐火煉瓦５３との間隔寸法と同等に設定されている。

スペーサ５５は、例えば発泡スチロール樹脂で成型されたブロックであり、断熱煉瓦５２からの荷重を耐火煉瓦５３へと伝達可能とするために、発泡スチロール樹脂製のブロックのなかでも硬質つまりある程度以上の剛性を有するものとされる。
発砲スチロールの剛性（圧縮弾性率）を選定する際には、次のような手順を採用する。

図３１に、圧縮弾性率とスペーサ挿入比率との関係を示す。
ここで、発泡スチロールの挿入比率とは、図１２のように膨張代全てを発泡スチロールとした場合が１００％で、図１のように高さ方向で４６０ｍｍ毎に４６ｍｍの発泡スチロールを入れると１０％となる。
すなわち、図３１の曲線Ｐ１に示すように、高さ方向で２ｍ毎にキャスタブルを施工し、高さ４６０ｍｍ毎に４６ｍｍの発砲スチロールを入れる場合に必要な圧縮弾性率は、８０ｋｇ／ｃｍ^２（７８５Ｎ／ｃｍ^２）以上となる。また、曲線Ｐ２に示すように、高さ方向で１ｍ毎にキャスタブルを施工し、高さ４６０ｍｍ毎に４６ｍｍの発砲スチロールを入れる場合に必要な圧縮弾性率は、５０ｋｇ／ｃｍ^２（４９０Ｎ／ｃｍ^２）以上となる。
このように発泡スチロール樹脂性スペーサ５５は、挿入比率とキャスタブル注入高さによって、スペーサ自体が潰れないよう材質を選定する必要がある。

このようなスペーサ５５が配置される断熱煉瓦５２と耐火煉瓦５３との隙間は、炉体が円筒状である場合、水平方向には円弧状に湾曲することになる。前述のように、スペーサ５５は長尺だが硬質であるため、そのままでは施工（例えば断熱煉瓦５２の内面に仮止めすること）等が難しい可能性がある。このために、本実施形態では、例えば次のような円弧形状対応を行うことが望ましい。

図１７のように、発泡スチロール樹脂で成型された薄板５５Ａを複数積層したものを用いる。予め湾曲させた状態の薄板５５Ａを積層して一体化させることで、予め円弧状に湾曲したスペーサ５５を得ることができる。
図１８のように、発泡スチロール樹脂で断面形状が矩形で直線的に延びる基材５５Ｂを成型しておき、その一方の面に多数の所定幅の切込み５５Ｃを入れておく。スペーサ５５として利用する際には、切込み５５Ｃの側を内側として湾曲させることで、切り取った切込み５５Ｃの分、基材５５Ｂを曲げやすくすることができる。なお、切込み５５Ｃの側を外側として湾曲させることもできる。
図１９のように、図１８と同様な基材５５Ｂを成型しておき、これを長手方向に対して傾斜した切断面で切断することで、平面形状が等脚台形となった小片５５Ｄを多数形成する。これらの小片５５Ｄを、等脚台形の下底が外側、上底が内側となるように配列することで、全体として円弧状のスペーサ５５とすることができる。

膨張代部５４において、前述したスペーサ５５は、複数の高さで間欠的に配置され、断熱煉瓦５２と耐火煉瓦５３との隙間においては、上下に隣接するスペーサ５５の間に空洞部分が残される。これらのスペーサ５５の間の空洞部分には、フィラー５６が充填されている。
フィラー５６は、耐熱性を有するセラミックファイバーなどであり、外力により形状および厚み寸法が任意に変形可能である。
フィラー５６は、熱風炉を稼働させ、耐火煉瓦５３が熱膨張した後、断熱煉瓦５２と耐火煉瓦５３の間に残る隙間を埋めることができる程度の量を設置しておく。

なお、膨張代部５４において、スペーサ５５が断熱煉瓦５２あるいは耐火煉瓦５３の表面と密接する面積の比率（スペーサ５５の密接面積の同面積とフィラー５６が収容される空洞に臨む面積との合計に対する比率）は、例えば１０〜５０％とされる。
この比率を小さくすると、スペーサ５５の必要量を小さくでき、材料コストを低減できる。ただし、断熱煉瓦５２から耐火煉瓦５３に伝達する荷重が狭い面積に集中するため、スペーサ５５の材料の剛性を高くする必要がある。
この比率を大きくすると、断熱煉瓦５２から耐火煉瓦５３への荷重を広い面積で伝達することができ、スペーサ５５の材料の剛性の高さを緩和することができる。

なお、スペーサ５５の比率については、膨張代部５４を全てスペーサ５５で構成し、比率が１００％となるようにしてもよく（後述する第４実施形態参照）、その中間の５０〜９９％としてもよい。

〔第１実施形態の施工手順〕
本実施形態におけるライニング５の施工手順は以下の通りである。
先ず、図２のように、燃焼室炉体２の鉄皮４の内側に、所定間隔を空けて１層目の断熱煉瓦５２を構築する。
次に、図３のように、１層目の断熱煉瓦５２の内側に、密接した状態で２層目の断熱煉瓦５２を構築する。この際、２層目の断熱煉瓦５２は、目地が１層目の断熱煉瓦５２の横目地に対して高さ方向へ互いにずらされている。
また、各層の断熱煉瓦５２どうしの間および１層目および２層目の間には、それぞれ接着用のモルタル等が適用され、相互に固着されている。

続いて、図４のように、２層目の断熱煉瓦５２の内側面の所定高さ位置に、水平方向に延びるスペーサ５５を設置してゆく。設置にあたっては、両面粘着テープ等を用い、スペーサ５５を断熱煉瓦５２の内側面に仮止め等しておく。
また、上下に隣接するスペーサ５５の間には、フィラー５６を詰めておく。フィラー５６は、袋等に詰めた状態で設置する等してもよく、両面粘着テープ等で上側のスペーサ５５あるいは断熱煉瓦５２の内側面に仮止め等しておくことが望ましい。

次に、図５のように、スペーサ５５の内側に、密接した状態で耐火煉瓦５３を構築する。この際、断熱煉瓦５２と耐火煉瓦５３との間にスペーサ５５を挟み込み、圧縮力を加えることでスペーサ５５が断熱煉瓦５２および耐火煉瓦５３と密接するようにしておく。
続いて、図６のように、鉄皮４の内面と１層目の断熱煉瓦５２の外面との間の隙間に、キャスタブル５１を注入し、固化させる。
キャスタブル５１の注入は、上方から流し落とすようにしてもよく、図６のように、鉄皮４を貫通する注入管４１を用いて下方から徐々に注入するようにしてもよい。

以上のような手順により、キャスタブル５１、断熱煉瓦５２、耐火煉瓦５３および膨張代部５４を含むライニング５が形成される。
なお、熱風炉が稼働中の状態になると、図７のように、炉内の熱でスペーサ５５が溶融、硫化して膨張代部５４から消失し、フィラー５６が、耐火煉瓦の膨張により縮まった膨張代部５４に充填された状態となる。

〔第１実施形態の効果〕
このような本実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
本実施形態では、キャスタブル５１が吹き付け施工ではないので、キャスタブル５１の吹き付けのために、鉄皮４の内側に足場あるいはゴンドラを設置し、断熱煉瓦５２の設置の前に解体する、という煩雑な作業を省略することができる。これにより、炉体のライニング５の施工を簡単かつ短期間に行うことができる。

本実施形態では、２層の断熱煉瓦５２において、１層目の横目地と２層目の横目地とを互いにずらして配置したので、キャスタブル５１の注入による荷重で１層目の断熱煉瓦５２が炉内側へ変位しようとしても、２層目の断熱煉瓦５２の中間部分で変位を抑止される。
また、各層の断熱煉瓦５２どうしの間、および断熱煉瓦５２の１層目と２層目との間は、それぞれ接着用のモルタル等で相互に固着されているため、キャスタブル５１の注入による荷重を分散することができる。
従って、断熱煉瓦５２自体でも、キャスタブル５１の注入による荷重あるいは衝撃に対する強度を高めることができる。

本実施形態において、ライニング５は、断熱煉瓦５２と耐火煉瓦５３との間に膨張代部５４を有し、膨張代部５４には、常温では所定の強度を有しかつ熱風炉の稼働時炉内温度では軟化、消失するスペーサ５５が介装されるようにした。
このスペーサ５５は、築炉段階つまり熱風炉としての稼働前には、所定の強度を有する状態で断熱煉瓦５２と耐火煉瓦５３との間に介在し、キャスタブル５１の注入時に断熱煉瓦５２にかかる荷重（炉体の径方向内向きの力）を耐火煉瓦５３まで伝達することができる。

すなわち、鉄皮４と断熱煉瓦５２との間にキャスタブル５１を注入した際、断熱煉瓦５２はキャスタブル５１からのヘッド圧による荷重あるいは打撃（炉体の径方向内向きの力）を受ける。しかし、この荷重あるいは打撃は、膨張代部５４に設置されたスペーサ５５を介して断熱煉瓦５２から耐火煉瓦５３へと伝達することができる。従って、断熱煉瓦５２から耐火煉瓦５３までの十分に大きな質量の部分で確実に負担することができる。
このため、例えばスペーサ５５および耐火煉瓦５３がない状態、つまりキャスタブル５１からの荷重を断熱煉瓦５２だけで受けた際に、積み上げ済の断熱煉瓦５２に懸念されるずれ、あるいは分断など、キャスタブル５１の注入に起因する不都合を未然に防止することができる。

一方、スペーサ５５は、例えば発泡スチロール樹脂製であるため、火入れ後の熱風炉稼働時には、炉内の熱により軟化、消失し、耐火煉瓦５３の熱膨張（炉体の径方向外向きの変位）を許容することできる。
すなわち、熱風炉の火入れ後は、炉内温度の上昇に伴ってスペーサ５５が軟化、消失する。このため、膨張代部５４が所期の機能を果たすことができるようになり、耐火煉瓦５３の熱膨張を許容することができる。

本実施形態では、スペーサ５５としてポリスチレン樹脂発泡体（発泡スチロール）を利用することで、スペーサ５５としての温度特性（常温で強度があり、温度上昇に伴って軟化溶融する）が得られるとともに、強度の調整および形状の加工が容易であり、かつ安価に確保することができる。

本実施形態において、膨張代部５４には、スペーサ５５とともに、常温で軟質または不定形であるフィラー５６を介装した。このため、膨張代部５４においてスペーサ５５が消失した後、フィラー５６が膨張代部５４に充填された状態となる。そして、耐火煉瓦５３の熱膨張に伴って膨張代部５４の隙間が縮小した際には、この変形にフィラー５６が追従することができ、耐火煉瓦５３の熱膨張を許容しつつ膨張代部５４の隙間を埋め、熱風の侵入を防ぐことができる。
本実施形態では、フィラー５６として、耐熱性を有するセラミックファイバーを用いたため、耐火煉瓦５３の熱膨張に確実に追従できるとともに、稼働時の熱による劣化を最小限に抑えることができる。

〔第１実施形態のキャスタブル注入手順の変形〕
前述した第１実施形態において、キャスタブル５１の注入は、単に断熱煉瓦５２、膨張代部５４のスペーサ５５およびフィラー５６、耐火煉瓦５３を設置した後とした。しかし、実施にあたって、キャスタブル５１の注入は所定高さの階層毎に行ってもよく、所定高さの階層の複数に対して一括して行ってもよい。
ここで所定高さの階層とは、作業員が断熱煉瓦５２、膨張代部５４のスペーサ５５およびフィラー５６、耐火煉瓦５３を施工するのに適した１．２ｍ程度の高さ分である。

図８には、キャスタブル５１の注入を階層毎に行う場合の手順が示されている。
図８において、燃焼室炉体２には複数の階層（階層Ｃ１〜Ｃ３を含む）が設定されている。これらの階層Ｃ１〜Ｃ３においては、符号１〜１５で示す順番で、鉄皮４の内側にライニング５を施工する。

先ず、階層Ｃ１において、鉄皮４の内側に所定間隔を空けて断熱煉瓦５２を２層に設置し（符号１および符号２）、その内側に膨張代部５４（スペーサ５５およびフィラー５６）を設置し（符号３）、その内側に耐火煉瓦５３を設置する（符号４）。そして、鉄皮４と断熱煉瓦５２との間にキャスタブル５１を注入する（符号５）。その後、枠組足場（１．２ｍ分の単管組み立てもしくはビティ足場など）を仮設する。
続いて、階層Ｃ２において、同様に、断熱煉瓦５２（符号６および符号７）、膨張代部５４（符号８）および耐火煉瓦５３（符号９）を設置し、キャスタブル５１を注入する（符号１０）。その後、同様な枠組足場を仮設する。
さらに、階層Ｃ３において、同様に、断熱煉瓦５２（符号１１および符号１２）、膨張代部５４（符号１３）および耐火煉瓦５３（符号１４）を設置し、キャスタブル５１を注入する（符号１５）。

なお、各階層Ｃ１〜Ｃ３において、キャスタブル５１の注入は、各階層の断熱煉瓦５２の上面に作業者が乗って上方から注入してもよく、各階層Ｃ１〜Ｃ３の下部に鉄皮４を貫通する注入管４１を設けて注入してもよい。
このような階層毎の注入を行えば、キャスタブル５１の注入高さを小さくできるので、キャスタブル注入部への道工具等の異物混入や、キャスタブルの流動性を作業者が目視確認することができ、確実な充填を行うことができる。

図９には、キャスタブル５１の注入を複数階層に対して一括して行う場合の手順が示されている。
図９において、燃焼室炉体２には複数の階層（階層Ｃ１〜Ｃ４を含む）が設定されている。これらの階層Ｃ１〜Ｃ４においては、符号１〜１７で示す順番で、鉄皮４の内側にライニング５を施工する。

先ず、階層Ｃ１において、鉄皮４の内側に所定間隔を空けて断熱煉瓦５２を２層に設置し（符号１および符号２）、その内側に膨張代部５４（スペーサ５５およびフィラー５６）を設置し（符号３）、その内側に耐火煉瓦５３を設置する（符号４）。その後、枠組足場（１．２ｍ分の単管組み立てもしくはビティ足場など）を仮設する。
次に、階層Ｃ２において、同様に、断熱煉瓦５２（符号５および符号６）、膨張代部５４（符号７）および耐火煉瓦５３（符号８）を設置する。
この状態で、鉄皮４と断熱煉瓦５２との間の階層Ｃ１および階層Ｃ２の２階層に一括してキャスタブル５１を注入する（符号９）。その後、同様な枠組足場を仮設する。

続いて、階層Ｃ３において、同様に、断熱煉瓦５２（符号１０および符号１１）、膨張代部５４（符号１２）および耐火煉瓦５３（符号１３）を設置する。その後、同様な枠組足場を仮設する。
さらに、階層Ｃ４において、同様に、断熱煉瓦５２（符号１４および符号１５）、膨張代部５４（符号１６）および耐火煉瓦５３（符号１７）を設置する。
この状態で、鉄皮４と断熱煉瓦５２との間の階層Ｃ３および階層Ｃ４の２階層に一括してキャスタブル５１を注入する（符号１８）。

なお、階層Ｃ１，Ｃ２および階層Ｃ３，Ｃ４へのキャスタブル５１の注入は、各々の上段の階層Ｃ２，Ｃ４の断熱煉瓦５２の上面に作業者が乗って上方から注入してもよく、下段の階層Ｃ１，Ｃ３の下部に鉄皮４を貫通する注入管４１を設けて注入してもよい。
このような階層毎の注入を行えば、キャスタブル５１の注入を複数階層に対して一括して行うことができるので、キャスタブル５１の注入作業の回数を低減し、作業効率の向上を図ることができる。

〔第１実施形態のスペーサ５５の変形〕
前述した第１実施形態においては、膨張代部５４の所定高さ毎に間欠的にスペーサ５５を設置し、その間の空間にフィラー５６を充填する構成とした。しかし、スペーサ５５の体積を拡張するとともに、その表面に凹部等を形成し、そこにフィラー５６を収容する構成としてもよい。

図２０において、スペーサ５５は直方体状の本体を有し、この本体の表面には凹部５５Ｅが形成され、この凹部５５Ｅにはフィラー５６が充填されている。このようなスペーサ５５を用いれば、スペーサ５５を設置する作業で同時にフィラー５６の設置までが行われることになり、作業工程を簡略化して効率向上を図ることができる。
図２１において、スペーサ５５は断面Ｅ字状で長手方向に連続する本体を有し、一方の表面に連続する凹溝５５Ｆにフィラー５６が充填されている。このようなスペーサ５５を用いても、スペーサ５５を設置する作業で同時にフィラー５６の設置までが行われることになり、作業工程を簡略化して効率向上を図ることができる。

このようなフィラー５６が収容可能なスペーサ５５としては、ブロック状の本体に凹部５５Ｅあるいは凹溝５５Ｆを形成したものに限らず、スペーサ５５の本体をブロック以外の形状としてもよい。
図２２において、スペーサ５５の本体は、所定の剛性を有する熱可塑性樹脂の軸材５５Ｇを縦横に組んで格子状としたものであり、格子の内側空間にフィラー５６が保持されている。
図２３において、スペーサ５５の本体は、所定の剛性を有する熱可塑性樹脂のハニカム構造体５５Ｈで構成され、その内側空間にフィラー５６が保持されている。

このような図２２あるいは図２３のスペーサ５５においては、熱風炉の火入れ前は軸材５５Ｇあるいはハニカム構造体５５Ｈが所定の剛性を保っているため、図１に示す断熱煉瓦５２の荷重を耐火煉瓦５３へ伝達する機能を確保することができる。
一方、熱風炉の火入れ後は、炉内の熱で軸材５５Ｇあるいはハニカム構造体５５Ｈが軟化ないしは溶融し、これにより耐火煉瓦５３の熱膨張を許容することができる。
そして、膨張代部５４として、軸材５５Ｇの格子内あるいはハニカム構造体５５Ｈ内に保持されていたフィラー５６が残留し、これらにより前述した第１実施形態の膨張代部５４（間欠的なスペーサ５５およびフィラー５６）と同様の効果を得ることができる。

〔第２実施形態〕
本実施形態は、前述した熱風炉１（図２４参照）を構成する蓄熱室炉体３（図１０参照）の築炉を行うものである。
図１０において、蓄熱室炉体３は、先に第１実施形態で説明した燃焼室炉体２（図１参照）と同様な構造の内側に、チェッカー煉瓦３１を積み上げたものである。従って、先に説明した燃焼室炉体２と同様な構造については説明を省略する。

また、本実施形態の築炉手順としては、先に第１実施形態で説明した手順（図２〜図７参照）の後、耐火煉瓦５３の内側にチェッカー煉瓦３１の設置を追加するものである。従って、先に説明した燃焼室炉体２と同様な手順についても説明を省略する。
このような本実施形態よれば、蓄熱室炉体３においても、前述した第１実施形態と同様な効果を得ることができる。

〔第３実施形態〕
本実施形態は、前述した熱風炉１（図２４参照）を構成する燃焼室炉体２の異なる構造（図１１および図１２参照）の築炉を行うものである。
本実施形態では、とくに炉体（燃焼室炉体２）に設置されるライニング５について、本発明に基づく独自の構造および施工手順を採用している。

図１１および図１２において、ライニング５は、鉄皮４の内面に形成されたキャスタブル５１、その内側に積まれた断熱煉瓦５２、その内側に積まれた耐火煉瓦５３を有する。さらに、炉体の周方向に配列された耐火煉瓦５３の間に、径方向に連続する膨張代部５４を有する。
これらのキャスタブル５１、断熱煉瓦５２、耐火煉瓦５３および膨張代部５４は、前述した図２７および図２８のライニング５の構成と同様なものである。
ただし、本実施形態では、キャスタブル５１の注入手順および膨張代部５４の構成が独自のものとされている。

本実施形態のキャスタブル５１は、前述した第１実施形態と同様に、先に設置された断熱煉瓦５２と鉄皮４との間の隙間に注入されて固化される。このために、キャスタブル５１は、フリーフロー値が２００〜３００ｍｍとなるように調整されている。
併せて、前述したキャスタブル５１の注入を可能とするために、膨張代部５４は、断熱煉瓦５２と耐火煉瓦５３との隙間に、スペーサ５５およびフィラー５６を介装して構成されている。これにより、断熱煉瓦５２からの荷重を耐火煉瓦５３で受けた際に、膨張代部５４が狭まることがなく、断熱煉瓦５２を確実に支えることができる。

スペーサ５５は、前述した第１実施形態と同様な硬質発泡スチロールで成型された断面矩形で棒状のブロックである。このスペーサ５５は、耐火煉瓦５３どうしの隙間に、水平かつ径方向に沿って設置されている。
スペーサ５５は、両側の耐火煉瓦５３で圧迫された状態で設置され、これにより両側の耐火煉瓦５３の表面にそれぞれ密接されている。

膨張代部５４において、前述したスペーサ５５は、複数の高さで間欠的に配置され、耐火煉瓦５３どうしの隙間においては、上下に隣接するスペーサ５５の間に空洞部分が残される。これらのスペーサ５５の間の空洞部分には、フィラー５６が充填されている。
フィラー５６は、耐熱性を有するセラミックファイバーなどであり、外力により形状および厚み寸法が任意に変形可能である。
フィラー５６は、熱風炉を稼働させ、耐火煉瓦５３が熱膨張した後、断熱煉瓦５２と耐火煉瓦５３に残る隙間を埋めることができる程度の量を設置しておく。

本実施形態におけるライニング５の施工手順は以下の通りである。
先ず、鉄皮４の内側に間隔を空けて２層の断熱煉瓦５２を設置し、その内側に耐火煉瓦５３を設置する。耐火煉瓦５３を積む際には、１つの耐火煉瓦５３を積んだ後、その側面に膨張代部５４（スペーサ５５およびフィラー５６）を設置し、これを挟むように隣接する耐火煉瓦５３を積むようにしてゆく。
これらを繰り返して断熱煉瓦５２、耐火煉瓦５３および膨張代部５４が設置できたら、鉄皮４と断熱煉瓦５２との間の隙間に、キャスタブル５１を注入する。キャスタブル５１の注入については、前述した第１実施形態と同様である。

このような本実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、キャスタブル５１の注入は、前述した第１実施形態と同様に、階層毎に行うか、複数階層を一括して行うかを選択することができる。

〔第４実施形態〕
本実施形態は、前述した第１実施形態と略同様な構成を有するが、膨張代部５４の構成が異なるものである。
図１３において、本実施形態の燃焼室炉体２は、第１実施形態と同様、鉄皮４の内側にライニング５を有し、ライニング５は、キャスタブル５１、断熱煉瓦５２、耐火煉瓦５３および膨張代部５４を有する。
本実施形態のライニング５における膨張代部５４以外の要素の詳細、およびライニング５の設置手順は、前述した第１実施形態と同様であるため、重複する説明を省略し、以下には膨張代部５４に関する相違について説明する。

前述した第１実施形態の膨張代部５４が、図１のように所定間隔で配列されたスペーサ５５とその間に充填されたフィラー５６とで構成されていた。これに対し、本実施形態では、図１３のように、膨張代部５４の全体がスペーサ５７で構成されている。つまり、膨張代部５４におけるスペーサ５５の比率が１００％とされている。
本実施形態のスペーサ５７としては、前述した第１実施形態のスペーサ５５と同様な硬質発泡スチロール樹脂に、前述した第１実施形態でフィラー５６として用いたセラミックファイバーを混入させたものを用いることができる。ただし、前述した第１実施形態のスペーサ５５と全く同じ材質（セラミックファイバーを含まない）としてもよい。

このような本実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
すなわち、キャスタブル５１を注入式としたので、そのための足場を省略できる。また、スペーサ５７により、断熱煉瓦５２から耐火煉瓦５３への荷重伝達がなされ、キャスタブル５１の注入に伴うヘッド圧による荷重ないし衝撃を確実に受けることができる。
一方、スペーサ５７は、熱風炉の火入れ後に炉内の熱で溶融等して消失するが、スペーサ５７に混入されたセラミックファイバーが、断熱煉瓦５２と耐火煉瓦５３との間に膨張代部５４として残留し、第１実施形態のフィラー５６（図１参照）の機能を代替することができ、施工も第１実施形態の膨張代部５４の設置より容易となる。

〔第５実施形態〕
本実施形態は、前述した熱風炉１（図２４参照）を構成する蓄熱室炉体３（図１４参照）の築炉を行うものである。
図１４において、蓄熱室炉体３は、前述した第２実施形態と同様、先に第１実施形態で説明した燃焼室炉体２（図１参照）と同様な構造の内側に、チェッカー煉瓦３１を積み上げたものである。従って、前述した第２実施形態と同様な構成および施工手順については、重複する説明を省略する。

前述した第２実施形態では、膨張代部５４として、第１実施形態と同様に間欠的に配置されたスペーサ５５と、その間に充填されたフィラー５６とを用いていた。
これに対し、本実施形態では、前述した第４実施形態と同様に、膨張代部５４としてセラミックファイバーが混入されたスペーサ５７が比率１００％で設置されている。
このような本実施形態によれば、蓄熱室炉体３においても、前述した第１実施形態と同様な効果を得ることができる。

〔第６実施形態〕
本実施形態は、前述した熱風炉１（図２４参照）を構成する燃焼室炉体２の異なる構造（図１５および図１６参照）の築炉を行うものである。
図１５および図１６において、ライニング５は、前述した第３実施形態と同様、炉体の周方向に配列された耐火煉瓦５３の間に、径方向に連続する膨張代部５４を有する。

前述した第３実施形態では、膨張代部５４として、第１実施形態と同様に間欠的に配置されたスペーサ５５と、その間に充填されたフィラー５６とを用いていた。
これに対し、本実施形態では、前述した第４実施形態と同様に、膨張代部５４としてセラミックファイバーが混入されたスペーサ５７が比率１００％で設置されている。
このような本実施形態よれば、径方向に連続する膨張代部５４を有するライニング５においても、前述した第１実施形態と同様な効果を得ることができる。

〔第７実施形態〕
本実施形態は、前述した熱風炉１（図２４参照）を構成する燃焼室炉体２の異なる構造（図３０参照）の築炉を行うものである。
前述した第４実施形態（図１３参照）では、断熱煉瓦５２と耐火煉瓦５３との間に膨張代部５４を形成したのに対し、本実施形態においては断熱煉瓦５２の２層の間に膨張代部５４を配置した構成とした。なお、膨張代部５４としては前述した第４実施形態と同様、膨張代部５４の全体がスペーサ５７で構成されている。つまり、膨張代部５４におけるスペーサ５５の比率が１００％とされている。

本実施形態の築炉手順としては、先ず耐火煉瓦５３を２段に積み（符号１，２）、その耐火煉瓦５３に押し付けるように断熱煉瓦５２を１段（符号３）積み、その後、膨張代部５４としてのスペーサ５７（符号４）を設置し、そのスペーサ５７に押し付けるように断熱煉瓦５２（符号５）を１段で積む。その後、同じように耐火煉瓦５３を２段（符号６，７）に積み、それに押し付けるように断熱煉瓦５２を１段（符号８）で積み、その後、スペーサ５７（符号９）を設置し、それに押し付けるように断熱煉瓦５２（符号１０）を積む。そして、キャスタブル（符号１１）を注入する。
このような本実施形態では、内側の耐火煉瓦５３から積むことで、断熱煉瓦５２を耐火煉瓦５３またはスペーサ５７に押し付けながら施工する為、断熱煉瓦５２の積む際の作業能率がよくなるメリットがある。

〔変形例〕
なお、本発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲内での変形などは本発明に含まれるものである。
本発明の適用対象としては、熱風炉１（図２４参照）の燃焼室炉体２および蓄熱室炉体３に限らず、他の形式の熱風炉であってもよい。
例えば、内燃式の熱風炉であれば、同じ炉体の燃焼室区画の炉壁および蓄熱室区画の炉壁において、本発明を適用することができる。

各実施形態において、ライニング５における２層の断熱煉瓦５２は１層あるいは３層以上であってもよく、１層の耐火煉瓦５３は２層以上であってもよい。
これらの断熱煉瓦５２および耐火煉瓦５３としては、既存のものを適宜利用することができる。
キャスタブル５１としては、注入を行う関係上、流動性を示すフリーフロー値が２００〜３００ｍｍであることが要求されるが、これらは配合上の調整で実現すればよく、その組成などは既存のものを適宜利用すればよい。

スペーサ５５は、前述した通り各種の形態が利用可能であり、利用する形態やその形態における条件、寸法、配置などに応じて、材料の特性を調整することが望ましい。とくに、スペーサ５５としての剛性が、所定の値（キャスタブル５１の注入時の荷重の伝達に十分な剛性）となるように調整を行えることが必要である。
スペーサ５５の材質としては、前述した硬質発泡スチロール樹脂その他の熱可塑性樹脂等の合成樹脂材料に限らず、紙（段ボールなど）などであってもよい。

スペーサ５５を有する膨張代部５４は、断熱煉瓦５２と耐火煉瓦５３との間（前述した第１実施形態など）あるいは耐火煉瓦５３相互の間（前述した第３実施形態など）に限らず、２層の断熱煉瓦５２の間であってもよい。
要するに、膨張代部５４としては、耐火煉瓦５３の熱膨張を許容できればよく、スペーサ５５としては、火入れ前の段階では膨張代部５４の熱膨張許容機能を阻止するように設置すればよい。

〔実施例１〕
製鉄所の外燃式熱風炉新設工事において、蓄熱炉の直胴部の築炉を前述した第２実施形態（第１実施形態の内側にチェッカー煉瓦３１を追加したもの）にて実施した。
この実施例における各部の詳細および施工手順は次の通りである。
図３２において、先ず、熱風炉炉体２の鉄皮４を据付けた後、鉄皮４から５０ｍｍの隙間を空けて２層の断熱煉瓦を施工した。

次に、膨張代部５４として、高さ方向に４６０ｍｍピッチで、３０ｍｍ角（厚さおよび高さが３０ｍｍ）の発泡スチロール製のスペーサ５５を挟みつつ、その間隔にフィラー５６としてセラミックファイバーを設置した。
さらに、膨張代部５４の内側に、耐火煉瓦５３を施工し、さらにその内側にチェッカー煉瓦３１を施工し、その後、鉄皮４と断熱煉瓦５２との間にキャスタブル５１を注入した。
これらの手順による施工は、１．２ｍ高さで繰り返し施工を行った。

この時、断熱煉瓦５２の施工においては、図３２に示すように、鉄皮４にＬ型定規４Ａを円周方向１６ケ所に設置し、炉心５８から断熱煉瓦５２の内側面の位置をＬ型定規４Ａにマーキングし、その位置から既に積み込まれている下段の断熱煉瓦５２の内側面との間に水糸４Ｂで接続し、この水糸４Ｂに合わせて断熱煉瓦５２を設置した。なお、隣り合うＬ型定規４Ａの間は、燃焼室炉体２の鉄皮４の内面と同じ曲率のＲ型定規により、曲率を確認しながら施工した。

次いで膨張代部５４には、断熱煉瓦５２の一段分に相当する高さ４６０ｍｍピッチで３０ｍｍ角の発泡スチロール製のスペーサ５５とセラミックファイバー製のフィラー５６を施工した。そして、その内側に耐火煉瓦５３、チェッカー煉瓦３１を施工した後、断熱煉瓦５２と鉄皮４との間にキャスタブル５１を注入した。
キャスタブル注入の仕方は、一か所当たり約１００ｋｇ（高さ２５０ｍｍ相当）を施工し、次いで４５度振った位置に同様な１００ｋｇの注入を、全周で８ケ所から繰り返し、合計５周（高さ１２５０ｍｍ分）の施工を行った。

その結果、キャスタブル５１の充填も良好で、最上端部の断熱煉瓦５２の挙動を観察すると、キャスタブル５１の荷重による動きも無く、良好であった。
更に、実施例１において、その築炉工期については、従来工法で８ヵ月かかるところを７カ月で完了し、１ヵ月の工期短縮を図ることができた。

本発明は、熱風炉の築炉方法に関し、高炉に熱風を供給する熱風炉を築炉する方法として利用できる。

１…熱風炉
２…燃焼室炉体
２１…バーナー
２２…燃料ガス導入部
２３…空気導入部
２４…熱風供給部
２５…連結管
３…蓄熱室炉体
３１…チェッカー煉瓦
３２…吸排気口
４…鉄皮
４１…注入管
４Ａ…Ｌ型定規
４Ｂ…水糸
５…ライニング
５１…キャスタブル
５２…断熱煉瓦
５３…耐火煉瓦
５４…膨張代部
５５…スペーサ
５５Ａ…薄板
５５Ｂ…基材
５５Ｄ…小片
５５Ｅ…凹部
５５Ｆ…凹溝
５５Ｇ…軸材
５５Ｈ…ハニカム構造体
５６…フィラー
５７…スペーサ
５８…炉心
Ｃ１〜Ｃ４…階層

本発明は、炉体が鉄皮と、前記鉄皮の内側に形成されたライニングとを有し、前記ライニングが、前記鉄皮の内側に設置されたキャスタブルと、前記キャスタブルの内側に設置された断熱煉瓦と、前記断熱煉瓦の内側に設置された耐火煉瓦とを有する熱風炉の築炉方法であって、前記鉄皮の内側に間隔をあけて前記断熱煉瓦および前記耐火煉瓦を設置し、この後、前記鉄皮と前記断熱煉瓦との間に前記キャスタブルを注入し、前記断熱煉瓦が前記キャスタブルからのヘッド圧による前記炉体の径方向内向きの力を前記断熱煉瓦から前記耐火煉瓦までで負担し、前記断熱煉瓦のずれや分断を防止しつつ、前記キャスタブルを固化させることを特徴とする。
この際、築炉の手順としては、鉄皮側から断熱煉瓦を設置した後、耐火煉瓦を設置してもよいし、炉内面側から耐火煉瓦を設置した後、断熱煉瓦を設置してもよく、その順序は限定されるものではなく、これらの断熱煉瓦および耐火煉瓦を施工した後にキャスタブルを注入し固化させる、ということである。

このような本発明では、キャスタブルが吹き付け施工ではないので、鉄皮の内側に足場あるいはゴンドラを設置および解体する必要がなく、炉体のライニングの施工を簡単かつ短期間に行うことができる。
ここで、鉄皮と断熱煉瓦との間にキャスタブルを注入した際、断熱煉瓦がキャスタブルからの荷重あるいは打撃（キャスタブルのヘッド圧による前記炉体の径方向内向きの力）を受けるが、この荷重あるいは打撃は断熱煉瓦から耐火煉瓦までで負担することができる。このため、例えば断熱煉瓦だけでキャスタブルからの荷重を受けた際に懸念される積み上げ済の断熱煉瓦のずれあるいは分断などの不都合を未然に防止することができる。

本発明において、前記ライニングは、前記断熱煉瓦と前記耐火煉瓦との間、前記断熱煉瓦どうしの間、前記耐火煉瓦どうしの間の何れかに膨張代部を有し、前記膨張代部には、常温では所定の強度を有しかつ前記熱風炉の稼働時炉内温度では消失するスペーサが介装されていることが望ましい。
このような本発明では、膨張代部により、火入れ時の耐火煉瓦の熱膨張を許容することができる。一方、膨張代部が自由に変形可能な空間あるいは軟質の充填物のみであると、本発明の必須機能としての断熱煉瓦から耐火煉瓦までの荷重負担が得られない。しかし、本発明ではスペーサを介装したため、本発明に必要な荷重負担が可能となる。

すなわち、常温ではスペーサが所定の強度を有し、このスペーサにより断熱煉瓦から耐火煉瓦までの荷重伝達が可能となる。このため、鉄皮と断熱煉瓦との間にキャスタブルを注入した際に、断熱煉瓦がキャスタブルからの荷重あるいは打撃を受けても、この荷重あるいは打撃を断熱煉瓦から耐火煉瓦までで確実に負担することができる。
なお、本発明には含まれないが、断熱煉瓦層のみを積み、耐火煉瓦を積まずにキャスタブルを注入することもできる。この場合、キャスタブル注入による断熱煉瓦層の変位を抑える為、断熱煉瓦層の炉内面側に押え板と切梁等の支えを設ける、または、断熱煉瓦の一回の積み高さを低く抑える等の方法で施工は可能であるが、非効率でコストも掛かる。
一方、火入れ後は炉内温度の上昇に伴ってスペーサが溶融等して膨張代部から消失するため、膨張代部が所期の機能を果たすことができるようになり、耐火煉瓦の熱膨張を許容することができる。
従って、本発明のスペーサにおいて、その所定の強度としては、キャスタブルの注入時に負担すべき荷重より大きな強度が得られていればよく、本発明を適用する熱風炉に応じて適宜設計することが望ましい。

以上のような手順により、キャスタブル５１、断熱煉瓦５２、耐火煉瓦５３および膨張代部５４を含むライニング５が形成される。
なお、熱風炉が稼働中の状態になると、図７のように、炉内の熱でスペーサ５５が溶融して膨張代部５４から消失し、フィラー５６が、耐火煉瓦の膨張により縮まった膨張代部５４に充填された状態となる。

本実施形態では、２層の断熱煉瓦５２において、１層目の横目地と２層目の横目地とを互いにずらして配置したので、キャスタブル５１の注入による荷重（キャスタブル５１のヘッド圧による炉体の径方向内向きの力）で１層目の断熱煉瓦５２が炉内側へ変位しようとしても、２層目の断熱煉瓦５２の中間部分で変位を抑止される。
また、各層の断熱煉瓦５２どうしの間、および断熱煉瓦５２の１層目と２層目との間は、それぞれ接着用のモルタル等で相互に固着されているため、キャスタブル５１の注入による荷重を分散することができる。
従って、断熱煉瓦５２自体でも、キャスタブル５１の注入による荷重あるいは打撃に対する強度を高めることができる。

本実施形態において、ライニング５は、断熱煉瓦５２と耐火煉瓦５３との間に膨張代部５４を有し、膨張代部５４には、常温では所定の強度を有しかつ熱風炉の稼働時炉内温度では消失するスペーサ５５が介装されるようにした。
このスペーサ５５は、築炉段階つまり熱風炉としての稼働前には、所定の強度を有する状態で断熱煉瓦５２と耐火煉瓦５３との間に介在し、キャスタブル５１の注入時に断熱煉瓦５２にかかる荷重（キャスタブル５１のヘッド圧による炉体の径方向内向きの力）を耐火煉瓦５３まで伝達することができる。

一方、スペーサ５５は、例えば発泡スチロール樹脂製であるため、火入れ後の熱風炉稼働時には、炉内の熱により消失し、耐火煉瓦５３の熱膨張（炉体の径方向外向きの変位）を許容することできる。
すなわち、熱風炉の火入れ後は、炉内温度の上昇に伴ってスペーサ５５が溶融して膨張代部５４から消失する。このため、膨張代部５４が所期の機能を果たすことができるようになり、耐火煉瓦５３の熱膨張を許容することができる。

このような本実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
すなわち、キャスタブル５１を注入式としたので、そのための足場を省略できる。また、スペーサ５７により、断熱煉瓦５２から耐火煉瓦５３への荷重伝達がなされ、キャスタブル５１の注入に伴うヘッド圧による荷重ないし打撃を確実に受けることができる。
一方、スペーサ５７は、熱風炉の火入れ後に炉内の熱で溶融等して消失するが、スペーサ５７に混入されたセラミックファイバーが、断熱煉瓦５２と耐火煉瓦５３との間に膨張代部５４として残留し、第１実施形態のフィラー５６（図１参照）の機能を代替することができ、施工も第１実施形態の膨張代部５４の設置より容易となる。

Claims (8)

1. 炉体が鉄皮と、前記鉄皮の内側に形成されたライニングとを有し、
   前記ライニングが、前記鉄皮の内側に設置されたキャスタブルと、前記キャスタブルの内側に設置された断熱煉瓦と、前記断熱煉瓦の内側に設置された耐火煉瓦とを有する熱風炉の築炉方法であって、
   前記鉄皮の内側に間隔をあけて前記断熱煉瓦および前記耐火煉瓦を設置し、この後、前記鉄皮と前記断熱煉瓦との間に前記キャスタブルを注入して固化させることを特徴とする熱風炉の築炉方法。
2. 請求項１に記載した熱風炉の築炉方法において、
   前記ライニングは、前記断熱煉瓦と前記耐火煉瓦との間、前記断熱煉瓦どうしの間、前記耐火煉瓦どうしの間の何れかに膨張代部を有し、前記膨張代部には、常温では所定の強度を有しかつ前記熱風炉の稼働時炉内温度では軟化、消失するスペーサが介装されていることを特徴とする熱風炉の築炉方法。
3. 請求項２に記載した熱風炉の築炉方法において、
   前記スペーサは、熱可塑性樹脂発泡体であることを特徴とする熱風炉の築炉方法。
4. 請求項２または請求項３に記載した熱風炉の築炉方法において、
   前記膨張代部には、前記スペーサとともに常温で軟質または不定形であるフィラーが介装されていることを特徴とする熱風炉の築炉方法。
5. 請求項１から請求項４の何れかに記載した熱風炉の築炉方法において、
   前記熱風炉は、前記ライニングの内側にチェッカー煉瓦が設置されており、
   前記キャスタブルの注入は、前記チェッカー煉瓦の設置作業中または設置作業後に行うことを特徴とする熱風炉の築炉方法。
6. 請求項１から請求項５の何れかに記載した熱風炉の築炉方法において、
   前記炉体を高さ方向に並ぶ複数区画に分け、前記区画毎に前記キャスタブルの注入を行うことを特徴とする熱風炉の築炉方法。
7. 請求項１から請求項６の何れかに記載した熱風炉の築炉方法において、
   前記断熱煉瓦は、前記ライニングの厚み方向へ複数層に設置され、各層の断熱煉瓦の円周方向の横目地が互いにずらされていることを特徴とする熱風炉の築炉方法。
8. 請求項１から請求項７の何れかに記載した熱風炉の築炉方法において、
   前記キャスタブルは、フリーフロー値が２００ｍｍ以上で３００ｍｍ以下であることを特徴とする熱風炉の築炉方法。

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