(57)【要約】【課題】  本発明は、現在稼働している設備をそのまま利用することも可能でありながら、地震による倒壊の可能性・倒壊による被害を小さくし、また、軽量・低コスト化を可能にする仕切壁を提供するものである。【解決手段】  加熱炉の炉内を仕切る仕切壁の構造において、仕切壁全体の高さに対して上部少なくとも１／３の最上段部を、該最上段部より下の土台部を構成する材料よりも低いかさ密度からなる低密度材料で構成することにより、仕切壁の重量を軽くすることができ、地震による仕切壁、特に最上段部の倒壊の可能性を少なくすることができる。さらに、従来の耐火レンガより熱容量を小さくなるので、加熱炉の運転初期加熱でのコストを下げることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉の炉内を仕切る仕切壁の構造において、仕切壁全体の高さに対して上部少なくとも１／３の最上段部を、該最上段部より下の土台部を構成する材料よりも低いかさ密度からなる低密度材料で構成されることを特徴とする仕切壁構造。
【請求項２】
請求項１に記載の仕切壁構造において、前記低密度材料は、かさ密度２００〜３００ｋｇ／ｍ３、曲げ強度０．１〜０．７MＰaの無機質成形板であることを特徴とする仕切壁構造。
【請求項３】
請求項２に記載の仕切壁構造において、前記無機質成形板は、仕切壁の厚さ方向に複数枚積層され、積層体を構成することを特徴とする仕切壁構造。
【請求項４】
加熱炉の炉内を仕切る仕切壁の構造において、少なくとも一部が、かさ密度２００〜３００ｋｇ／ｍ３、曲げ強度０．１〜０．７MＰaの無機質成形板が厚さ方向に複数枚積層された積層体により構成されることを特徴とする仕切壁構造。
【請求項５】
請求項４に記載の仕切壁構造において、仕切壁全体の高さに対して上部少なくとも１／３の最上段部は、前記積層体により構成され、該最上段部より下の土台部を構成する材料よりもかさ密度が低いことを特徴とする仕切壁構造。
【請求項６】
請求項３または５に記載の仕切壁構造において、前記積層体を厚さ方向に貫通する孔と、該孔に挿入され、両端が積層体の表面から突出する貫通具と、該貫通具の両端部に固定され、少なくともその一部が該孔よりも大きい規制部材とを備えることを特徴とする仕切壁構造。
【請求項７】
請求項６に記載の仕切壁構造において、前記孔は仕切壁の高さ方向に沿って長く形成されていることを特徴とする仕切壁構造。
【請求項８】
請求項６または７に記載の仕切壁構造において、前記押さえ部材と前記積層体との間には隙間を設け、前記孔の直径は前記貫通具の直径よりも大きく形成されることを特徴とする仕切壁構造。
【請求項９】
請求項３、５〜８いずれか１つに記載の仕切壁構造において、仕切壁の長さ方向または高さ方向に隣接する前記無機質成形板同士の間に形成される目地部の少なくとも一部が、仕切壁の厚さ方向に重ならないことを特徴とする仕切壁構造。
【請求項１０】
加熱炉の炉内を仕切る仕切壁の施工方法であって、かさ密度２０００〜３０００ｋｇ／ｍ３の耐火物を所定の高さまで積み上げた既存の仕切壁の全体の高さに対して上部少なくとも１／３の最上段部を取り除く工程と、該最上段部より下の土台部を構成する材料よりも低いかさ密度からなる低密度材料で該最上段部を形成する工程とを備えることを特徴とする仕切壁の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱炉の炉内を仕切る仕切壁の構造および仕切壁の施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば化学プラントの加熱炉等においては、仕切壁により炉内を複数の加熱室に区画して各加熱室で温度の異なる加熱を行う場合がある。第８図に加熱炉の一例を示す。図中１は加熱炉２内に立設された仕切壁、３、４は該仕切壁１により区画された加熱室、５は各加熱室に吊下げ支持された加熱管、６は炉底７に配設されたバーナを示し、該バーナ６の燃焼状態を各加熱室３、４ごとに変えることによって、それぞれの加熱室３、４における加熱管５に対して温度の異なる加熱を行うことができる。
【０００３】
仕切壁（センターウォールともいう。）は、隣合う加熱室同士の熱交換が進まないようにするため断熱性が求められるとともに、炉内温度が１０００℃以上になることもあり耐熱性が求められる。従来、こうした仕切壁は、第８図に示すように、かさ密度２０００〜３０００ｋｇ／ｍ３程度の緻密で重くて硬い耐火レンガ８を所定の高さまで山形に積み上げる構造が一般的である（米国API規格No.560）。仕切壁１の大きさは、加熱炉２の規模にもよるが、一般的なもので、高さ５〜６ｍ、長さ８〜１０ｍ、厚さ０．５〜０．６ｍ、大きなものでは、高さ７〜１０ｍ、長さ１０〜２０ｍ、厚さ０．７〜１ｍにもなる。そのため、１つの仕切壁１の重量が２０〜３０トンにもなり、耐震性等を考慮して炉底支持構造や基礎を頑強にしなければならず、これによって、加熱炉２の建設コストが高騰するという問題があった。
また、このような耐火レンガ８は、モルタル等で強固に接着されて積み上げられているため、地震が発生した際に倒壊する可能性がある。特に、仕切壁１の上部部分は、その強固な構造のため、応力が吸収されず、小さな揺れでも簡単に上部部分のみ転倒することが予想される。さらに、転倒した耐火レンガ８により、加熱室３、４内の加熱管５等の設備を破壊することも懸念され、上部部分の一部が崩れることによる影響は大きいと思われる。
さらにまた、耐火レンガ８のように重量が大きいものは、熱容量が大きいために、加熱炉２の運転初期の加熱に時間がかかり、ランニングコストが高くなってしまう。
【０００４】
このような従来の仕切壁に代わるものとして、加熱炉の床部に固定した二本の柱状部材間に配置された複数の梁部材の間に壁部構成用セラミック・ファイバ・ブランケットを固定した、重量が軽くしかも十分な強度を有する加熱炉の仕切壁が提案されている。（特許文献１）。
【特許文献１】特許第３１９７０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の仕切壁を、既に稼働している炉内に設置する場合には、既存の仕切壁を全部撤去しなければならず、設備変更を速やかに行うことができないという欠点がある。
本発明はこうした状況を鑑みてなされたものであって、既に稼働している設備をそのまま利用することも可能でありながら、軽量化を可能にし、地震による倒壊の可能性及び倒壊による被害を小さくすることができる仕切壁およびその施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、第１発明によれば、加熱炉の炉内を仕切る仕切壁の構造において、仕切壁全体の高さに対して上部少なくとも１／３の最上段部を、該最上段部より下の土台部を構成する材料よりも低いかさ密度からなる低密度材料で構成されることを特徴とする仕切壁構造が提供される。力は重量×加速度であるので、仕切壁の厚さ方向に地震等による加速度が加わった場合、重量が大きいとより大きな力が加わってしまう。こうした仕切壁構造によれば、仕切壁の重量を軽くすることができ、地震による仕切壁、特に最上段部の倒壊の可能性を少なくすることができる。さらに、仕切壁に低密度材料を使用することにより、従来の耐火レンガより熱容量を小さくすることが可能となり、加熱炉の運転初期加熱でのコストを下げることができる。
本第１発明においては、低密度材料は、かさ密度２００〜３００ｋｇ／ｍ３、曲げ強度０．１〜０．７MＰaの無機質成形板であればよい。こうした低密度材料によれば、仕切壁を施工する際に、扱いやすく比較的容易に施工することができる。
本第１発明においては、低密度材料には、アルミナ繊維、ムライト繊維、アルミノシリケート繊維、珪酸アルカリ土類金属塩繊維、ガラス繊維、ロックウールといった無機繊維が含まれていることが好ましい。こうした無機繊維を含むことにより、脱水プレス成形法や抄造法といった湿式成形法を採用することができるので低コストで低密度材料を得ることができる。
本第１発明においては、前記無機質成形板は、仕切壁の厚さ方向に複数枚積層され、積層体を構成してもよい。こうした構成によれば、無機質成形板の積層枚数を調整することにより断熱性能を変更できるので、施工箇所に求められる断熱性能に応じた施工を容易に行うことができる。
【０００７】
また、上記目的を達成するために、第２発明によれば、加熱炉の炉内を仕切る仕切壁の構造において、少なくとも一部が、かさ密度２００〜３００ｋｇ／ｍ３、曲げ強度０．１〜０．７MＰaの無機質成形板が厚さ方向に複数枚積層された積層体により構成されることを特徴とする仕切壁構造が提供される。本第２発明においては、仕切壁全体の高さに対して上部少なくとも１／３の最上段部が、前記積層体により構成されればよく、前記積層体は最上段部より下の土台部を構成する材料よりもかさ密度が低いことが好ましい。こうした構成によれば、仕切壁の最上段部のみを比較的容易に軽量化することができ、地震による仕切壁、特に最上段部の倒壊の可能性を少なくすることができる。
【０００８】
さらに、上記目的を達成するために、第３発明によれば、加熱炉の炉内を仕切る仕切壁の施工方法であって、かさ密度２０００〜３０００ｋｇ／ｍ３の耐火物を所定の高さまで積み上げた既存の仕切壁の全体の高さに対して上部少なくとも１／３の最上段部を取り除く工程と、該最上段部より下の土台部を構成する材料よりも低いかさ密度からなる低密度材料で該最上段部を形成する工程とを備えることを特徴とする仕切壁の施工方法が提供される。こうした構成によれば、既存の仕切壁全部を撤去することなく、速やかに仕切壁の重量を軽くすることができ、地震による仕切壁、特に最上段部の倒壊の可能性を少なくすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、地震による仕切壁の倒壊及びそれによる炉内の破損の可能性を小さくすることができる。また、既に稼働している仕切壁の一部を利用して仕切壁の軽量化を図ることができる。その結果、低コストで地震に強い仕切壁を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。図１は、本第１発明および本第２発明（以下本発明ともいう。）の仕切壁構造（以下単に仕切壁ともいう。）を概略的に示した説明図である。なお、他図において、同一物は同一の符号を付す。
【００１１】
本第１発明において、加熱炉の炉内を仕切る仕切壁２０は、仕切壁全体Ａの高さに対して上部少なくとも１／３ａの最上段部２１を、該最上段部２１より下の土台部２５を構成する材料よりも低いかさ密度からなる低密度材料３１で構成される。なお、図１においては、仕切壁全体の高さをＡ、上部部分１／３をａ、仕切壁の長さ方向をＸ、厚さ方向をＹ、高さ方向をＺと示す。なお、他図においても、同一方向は同一の符号を付す。
【００１２】
土台部２５は、耐熱性と断熱性とを兼ね備えていれば特に制限はないが、例えば、かさ密度２０００〜３０００ｋｇ／ｍ３の耐火物２７を所定の高さまで積み上げて構成されればよい。土台部２５は底部に近くなるほど、厚さ方向Ｙが広くなっていることが好ましい。重心が低くなり安定するので崩れ難くなる。また、土台部２５は、厚さ方向Ｙに数段（図１では２段階）に分けて階段状に積み上げられてもよいし、図示しないが、段差を細かく分けて傾斜的に上部にいくにつれて厚さ方向に狭くなっていてもよい。
耐火物２７としては、キャスタブル等の不定形耐火物、耐火レンガ等の定型耐火物が挙げられるが、一般的に、仕切壁を施工するにあたっては、施工時に型枠が不要で比較的簡単に施工できる耐火レンガが使用される。こうした耐火レンガ同士はモルタルで接着されればよい。
なお、本発明において、土台部２５は、後述するように既存の仕切壁２０の一部を用いてもよい。
【００１３】
最上段部２１は、仕切壁全体の高さＡに対して上部少なくとも１／３ａであればよいが、少なくとも１／４、少なくとも１／５であってもよい。仕切壁全体の高さＡに対して上部１／３ａより大きくすると、土台部２５として既存の仕切壁２０を用いた場合に、施工がし難くなり、上部１／５より小さくすると、土台部２５として既存の仕切壁２０を用いた場合に、軽量化できる部分が少なくなり、意図する効果を得ることができない。
【００１４】
本第１発明において、低密度材料３１は、土台部２５を構成する材料、例えば耐火レンガ２７よりもかさ密度が低くければ特に制限はないが、かさ密度２００〜３００ｋｇ／ｍ３、曲げ強度０．１〜０．７MＰaの無機質成形板３２であることが好ましい。
無機質成形板３２の大きさには特に制限はないが、製造性、施工性といった観点から長さ３００〜９００ｍｍ、幅３００〜６００ｍｍ、厚さ２５〜１００ｍｍであれば良い。
【００１５】
本第１発明において、無機質成形板３２は、仕切壁の厚さ方向Ｙに複数枚積層されて、積層体３５を構成してもよい。積層体３５に使用される無機質成形板３２の枚数は特に制限はないが、断熱性が求められる箇所では厚さ２５〜１００mmのものが３〜８枚、それほど断熱性が必要のない箇所であれば厚さ２５〜５０mmのものが１〜２枚であればよい。また、積層体３５の厚さは適宜設定されればよいが、断熱性能や施工性といった観点から、断熱性が求められる箇所では１００〜３００ｍｍ、それほど断熱性が必要のない箇所であれば５０〜１００ｍｍであれば良い。
【００１６】
本第２発明において、加熱炉の炉内を仕切る仕切壁２０は、少なくとも一部が、かさ密度２００〜３００ｋｇ／ｍ３、曲げ強度０．１〜０．７MＰaの無機質成形板３２が厚さ方向Ｙに複数枚積層された積層体３５により構成される。なお、無機質成形板３２および積層体３５、並びに厚さ方向Ｙについては、上述した第１発明と同様である。
【００１７】
本第２発明において、仕切壁２０の少なくとも一部が、積層体３５により構成されていればよい。上述した第１発明と同様に仕切壁全体の高さＡに対して上部少なくとも１／３ａの最上段部２１として用いられてもよく、最上段部２１は、仕切壁全体の高さＡに対して上部少なくとも１／４、少なくとも１／５であってもよい。なお、仕切壁２０全体が積層体により構成されてもよい。
【００１８】
本発明においては、低密度材料３１のかさ密度は、土台部２５を構成する材料よりも低くければ特に制限はないが、２００〜３００ｋｇ／ｍ３であればよく、２３０〜３００ｋｇ／ｍ３であればより好ましく、２５０〜３００ｋｇ／ｍ３であればさらに好ましい。かさ密度２００ｋｇ／ｍ３未満であると強度が不足し、３００ｋｇ／ｍ３を越えると全体的に重量増となってしまい扱いにくくなってしまう。
【００１９】
低密度材料３１の曲げ強度は、特に制限はないが、０．１〜０．７MＰaであればよく、０．２〜０．６MＰaであればより好ましく、０．２〜０．５MＰaであればさらに好ましい。曲げ強度が０．１MＰa未満であると強度不足でハンドリング性が無くなってしまい施工しにくくなり、０．７MＰaを越えるとそれに見合った強度を得るためにかさ密度を高くしなければならず、重くなってしまう。ここで、曲げ強度とは、公知の測定装置を用いて測定した３点曲げ強度のことをいい、例えば株式会社島津製作所製オートグラフ「ＡＧ−５０ｋＮＧ」で、長さ３００ｍｍ、幅７５ｍｍ、厚さ２５ｍｍの試験片を、支点間距離２００ｍｍ、荷重速度１０ｍｍ／ｍｉｎで測定した３点曲げ強度をいう。
【００２０】
こういった低密度材料３１は、耐熱温度が最高でも１３００℃程度である材料から構成されていれば特に制限はないが、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、けい酸カルシウムといった無機材料を板状に成形した無機質成形板３２であればよい。無機質成形板３２であれば、施工時に扱いやすい。
【００２１】
こうした無機質成形板３２には、例えば、ワラストナイト（ＣａＳｉＯ３）、トバモライト（５ＣａＯ・６ＳｉＯ２・５Ｈ２Ｏ）、ゾノトライト（６ＣａＯ・６ＳｉＯ２・Ｈ２Ｏ）といったけい酸カルシウム３０〜１００質量部を含む無機質成形板が挙げられる。こうした無機質成形板は、必要に応じて、従来から耐熱材料に使用されている公知の材料を添加してもよい。特に、ガラス繊維やパルプ、炭素繊維、セラミックス繊維といった補強繊維の添加は好ましく、その添加量はけい酸カルシウム１００質量部に対して０．１〜３質量部であればよい。なお、こうした補強繊維は、繊維径３〜１５μｍ、繊維長３〜１０ｍｍのものが補強効果に優れ、好ましい。
こうした無機質成形板は、公知の製造方法を用いることができ、例えば、抄造法や脱水プレス法が用いられればよい。具体的には、けい酸カルシウム原料およびその他の任意成分を含む水性スラリーを脱水成形して板状の脱水成形物をし、該脱水成形物を水熱処理してけい酸カルシウムを生成させればよい。
【００２２】
本発明においては、無機質成形板３２にはアルミナ繊維、ムライト繊維、アルミノシリケート繊維、珪酸アルカリ土類金属塩繊維、ガラス繊維、ロックウールといった無機繊維が含まれていることが好ましい。こうした無機繊維を添加することにより、抄造法、吸引脱水法、脱水プレス成形法等の湿式成形法を採用することができ、大量生産が可能になるので低コストで低密度材料３１を得ることができる。なお、こうした無機繊維としては、特に制限はないが、繊維径１〜１０μｍ、繊維長５０μｍ〜１０mmの短繊維が一般的に使用される。
また、こうした無機質成形板３２として、無機繊維を集綿して成形した無機繊維質ブランケットを無機バインダーに含浸させた後に、乾燥した無機繊維質ブランケット硬化処理品を使用することもできる。
【００２３】
こうした無機質成形板３２には、無機繊維７０〜１００質量部と、無機バインダー１０〜１５質量部とを含む無機繊維質成形板が挙げられる。また、こうした無機繊維質成形板は、必要に応じてアルミナ、シリカ、ジルコニアといった無機充填材を含んでいてもよく、その添加量は無機繊維１００質量部に対して１０〜３０質量部であればよい。こうした無機繊維質成形板３２を仕切壁の構成材料として採用することにより、万が一、仕切壁の一部が崩れたとしても、崩れた無機繊維質成形体は質量が軽いので、炉内に設置された配管等の他の設備に衝突したとしても、その与えるダメージは少なく、炉の運転を停止するような事態は回避される。
【００２４】
こうした無機質成形板３２は、チタニア、炭化珪素といった屈折率が１．５以上輻射材を含んでいてもよく、例えば、無機繊維７０〜９０質量部と、無機バインダー１０〜１５質量部と、輻射材１０〜３０質量部とを含む高輻射無機繊維質成形板が用いられてもよい。こうした輻射材により輻射熱を反射でき、１０００℃を越えるような比較的高温の状態では断熱効果を高めることができるので好ましい。こうした輻射材の粒径は特に制限はないが、粒径６〜８μｍのものが一般的に使用される。
【００２５】
本発明においては、無機質成形板３２は、予め焼成されていてもよい。焼成条件は、施工する加熱炉内の加熱温度を考慮して設計されればよいが、８００〜１０００℃、３〜８時間であればよい。予め焼成されることにより、無機質成形板３２には、ある程度の収縮や反りが生じる。この焼成後の無機質成形板３２を削りだし、所望の寸法の無機質成形板３２を得ることもできる。こうすることにより、施工後の加熱炉の運転開始による初期加熱により収縮や反りが発生することを抑制することができ、無機質成形板３２に生じる収縮や反りが起因する不具合を減少させることができる。
【００２６】
本発明の仕切壁構造において、例えば図２に示すように、積層体３５は、下部（土台部５１の上端に近くなる）ほど、厚さ方向Yに幅が広くなることが好ましい。こうした構成によれば、積層体３５の重心が低くなり安定するので多少の揺れでは崩れ難くなる。また、積層体３５の幅は、厚さ方向Ｙに段階的（図２では４段階）に変化してもよいし、図示しないが、同じ幅であっても構わない。
積層体３５は、積層する無機質成形板３２の枚数を多くすれば厚さ方向Ｙに厚くすることができ、厚さを厚くするほど、断熱性能を高めることができる。施工箇所により求められる断熱性能に応じて、無機質成形板３２の枚数を適宜調整することにより容易に断熱性能の設計変更が可能である。
【００２７】
無機質成形板３２は、仕切壁の長さおよび高さに必要な枚数を、仕切壁の長さ方向Ｘまたは高さ方向Ｚにとなりあって並べられる。こうした無機質成形板３２同士の間には目地部３６が形成される。こうした目地部３６には、無機繊維製ブランケットやモルタル等を充填してもよいが、本発明の仕切壁構造においては、応力を吸収できるようにするため、あえて無機質成形板３２同士を接着させることなく、突き合わせたままにしておくことが好ましい。
目地部３６は、仕切壁の厚さ方向に重ならないことが好ましい。こうした構成によれば、万が一、目地部が開いても熱が伝わり隣接した加熱室へ熱が伝えられることは回避される。こうした構成は、無機質成形板３２の配置を適宜ずらすことにより実現すればよい。
【００２８】
本発明の仕切壁構造において、積層体３５を構成する無機質成形板３２同士は、遊びのある緩やかな結合状態（以下ゆるい結合状態ともいう。）で接合されることが好ましい。
こうしたゆるい結合状態は、積層体を厚さ方向に貫通する孔と、該孔に挿入され、両端が積層体の表面から突出する貫通具と、該貫通具の両端部に固定され、少なくともその一部が該孔よりも大きい規制部材とを備える仕切壁構造により実現されればよい。この場合、規制部材と積層体との間および／または無機質成形体同士の間には隙間すなわちクリアランスが設けられることが好ましい。こうした構成によれば、積層体を構成する複数の無機質成形板は、貫通具および規制部材により連結され固定されながらも、わずかに動くことができ、地震等により発生する振動を吸収することができる。その結果、仕切壁２０、特に最上段部２１の倒壊を防ぐことができる。ここで、クリアランス４８は、積層体３２の厚さ、構成する材料の熱収縮等を考慮して適宜設定されればよいが、例えば０．５〜５mm、好ましくは１〜２mmあればよい。
【００２９】
図３は、上述した積層体３５の厚さ方向Ｙにおける積層構造を概略的に示した説明図である。孔４０は、積層体３５を厚さ方向Ｙに沿って貫通するように形成される。こうした孔４０は、積層体３５、すなわち積層して配置されたそれぞれの無機質成形体３２に形成される。孔４０は、現場で施工する際に空けられても良いし、事前に、例えば無機質成形板３２が製造された際に空けられてもよい。孔４０内には、例えば金属製のシャフト等の貫通具４１がその両端を積層体３５の表面から突出した状態で挿入される。貫通具４１の両端部には孔４０よりも大きい規制部材４５が固定される。この規制部材４５により貫通具が孔から脱落することはない。
【００３０】
本発明の仕切壁構造においては、孔４０の直径は貫通具４１の直径よりも大きく形成されることが好ましい。具体的には、孔４０の直径は貫通具４１の直径よりも０．５〜５mm、好ましくは１〜２mm大きければよい。こうした構成によれば、無機質成形板３２は、貫通具４１を中心にして仕切壁の長さ方向Ｘ及び高さ方向Ｚにわずかに動くことができ、地震等により発生する振動を吸収することができる。その結果、仕切壁２０、特に最上段部２１の倒壊を防ぐことができる。
【００３１】
孔４０の形状は特に制限はないが、図４に示すように、真円４０ａ以外に楕円４０ｂ、細長い形状４０ｃであってもよい。なお、図４においては、規制部材４５は省略してある。特に、孔４０は仕切壁の高さ方向Ｚに沿って長く形成されていることが好ましい。こうした構成によれば、積層体３５を構成するそれぞれの無機質成形体３２は、仕切壁の高さ方向Ｚに沿って（上下にずれて）動くことができる。したがって、地震等により発生する振動、特に縦揺れによって生じた振動を多く吸収することができる。その結果、仕切壁２０、特に最上段部２１の倒壊を防ぐことができる。
また、積層体の厚さ方向内側に配置される無機質成形体３２（以下、中央の無機質成形板ともいう。）において、地震等の揺れにより両側の無機質成形板３２がそれぞれ逆の方向にずれ動いてしまった場合には、貫通具４１に大きな応力が発生してしまい、中央の無機質成形板３２が孔４０から割れてしまうことが懸念されるが、こうした長孔４０ｃを採用することにより、貫通具４１が多少動くことができるため応力を分散することができ、無機質成形板３２が割れてしまうといった不具合が回避されると思われる。
【００３２】
細長い形状の孔４０ｃの大きさは、貫通具４１が貫通でき、貫通具４１が孔４０ｃに沿って動くことができれば特に制限はないが、短径ｃ１は、貫通具４１の直径よりも大きいことが好ましく、具体的には、貫通具４１の直径よりも０．５〜２mm、好ましくは０．５〜１mm大きければよく、長径ｃ２は、短径に対して１．２〜３倍、好ましくは１．２〜２倍の長さがあればよい。また、細長い形状の孔４０ｃを採用する場合は、積層体３５に形成されるすべての孔４０ｃの大きさおよび長径の方向を統一させたほうが好ましい。
【００３３】
貫通具４１は、孔４０に挿入され、両端が積層体３５の表面から突出することができ、要求される強度を満足するものであれば、その形状、材質、大きさ等は特に制限されることはなく、公知のものを使用することができ、例えば鉄やステンレスといった金属製のシャフトが用いられればよい。また、貫通具４１の直径は、求められる強度等を考慮して適宜設定されればよいが、例えば１〜２０mm、好ましくは５〜１５ｍｍあればよい。貫通具４１の両端は、ボルト等の締結具が装着できるようにネジ加工等されていてもよい。
【００３４】
規制部材４５は、貫通具４１の端部に装着することができ、貫通具４１が孔４０から脱落することを防止することができるものであれば、その形状、材質、大きさ等は特に制限されることはなく、公知のものを使用することができる。図３においては、規制部材４５は、貫通具４１の端部に嵌め込まれる例えばワッシャー等の押え部材４３と、押え部材４３の外側で貫通具４１に固定される例えばナット等の締結具４２とからなるが、押さえ部材４３と締結具４２とは一体に構成されていてもよい。
【００３５】
締結具４２は、貫通具４１の端部に装着され、積層体３５との間に押え部材４３を固定できるものであれば、その形状、材質、大きさ等は特に制限されることはなく、公知のものを使用することができ、例えば鉄やステンレスといった金属製のナットが用いられればよい。また、こうした締結具４２は、２重に装着されてもよい（いわゆる、ダブルナット）。こうした構成によれば、振動等により締結具４２が外れて積層体３５が崩れてしまうことは回避される。
【００３６】
押え部材４３は、貫通具４１が孔４０から脱落することを防止することができるものであれば、その形状、材質、大きさ等は特に制限されることはなく、公知のものを使用することができ、例えば鉄やステンレスといった金属製のワッシャーが用いられればよい。
【００３７】
図５に示すように、土台部２５の上端５１には仕切壁の長さ方向Ｘに沿って溝５５が形成されていてもよい。こうした溝５５は、最上段部２１（積層体３５の底部）の幅よりも狭い幅で形成されればよい。こうした構成によれば、土台部２５の上に形成される最上段部２１の少なくとも一部（底部に形成される凸部５７）が入り込むことができる。土台部２５の上端５１と最上段部２１の凸部５７が嵌合することで、最上段部２１の倒壊を確実に防ぐことができる。なお、溝５５は必ずしも連続している必要はなく、その一部が途切れていてもよい。
【００３８】
図６に示すように、土台部２５と積層体３５との間には、溝５５に沿って、例えば金属製の補強板６０が配置され、補強板の両端６１は土台部から、例えば垂直に立ち上がっていてもよい。補強板６０は積層体３５とともに貫通具４１および規制部材４５により連結されていることが好ましい。こうした構成によれば、土台部２５と積層体３５との接合がより確実なものとなり、最上段部２１の倒壊を防ぐことができる。
【００３９】
補強板６０は、溝５５の底部５６において、例えばアンカー等の固定具６５により土台部２５に固定されていることが好ましい。こうした構成によれば、土台部２５と最上段部２１が確実に固定され、最上段部２１の倒壊を防ぐことができる。
図示しないが、土台部２５と積層体３５との間には例えば金属製の補強板６０が配置する場合には、溝５５はなくても良い。溝がない場合には、補強板６０は、固定具６５により土台部２５に固定されていなければならない。
【００４０】
本発明の仕切壁構造においては、図２に示すように、積層体の厚さ方向内側、特に積層体の底部中心部に配置される芯部材３８は、隣接する低密度材料３１より高いかさ密度であってもよい。こうした構成によれば、積層体３５の重心を下げることができ、より一層安定感を増すことができるとともに耐震性を向上させることができる。ここで、芯部材３８のかさ密度は、低密度材料３１より高ければ特に問題はないが、かさ密度が２５０〜５００ｋｇ／ｍ３、好ましくは２８０〜４５０ｋｇ／ｍ３、より好ましくは２８０〜４００ｋｇ／ｍ３であればよい。かさ密度２５０ｋｇ／ｍ３未満では、期待する効果を得ることができず、５００ｋｇ／ｍ３以上では重量がありすぎて施工性が悪くなる。
また、こうした芯部材３８は、隣接する低密度材料３１と同じ材料で構成されていることが好ましい。同じ材料で構成されていれば、熱膨張差に起因する不具合を回避することができる。
【００４１】
本発明の仕切壁構造において、上述した溝５５に入り込む凸部５７は、積層体３５を構成する内側の無機質成形板３２´をずらし、外側の無機質成形板３２の端面から突出させることにより形成されてもよい。こういった構成によれば、積層体３５に、切断等の特別な加工をすることなく最上段部２１の底部に凸部５７を形成することができる。
【００４２】
次に、本第３発明の仕切壁構造の施工方法を説明する。
本第３発明において、上述した仕切壁の施工方法は、かさ密度２０００〜３０００ｋｇ／ｍ３の耐火物を所定の高さまで積み上げた既存の仕切壁の全体の高さに対して上部少なくとも１／３の最上段部を取り除く工程と、該最上段部より下の土台部を構成する材料よりも低いかさ密度からなる低密度材料で該最上段部を形成する工程とを備えていればよい。
こうした構成によれば、既存の仕切壁全部を撤去することなく、速やかに仕切壁の重量を軽くすることができ、地震による仕切壁、特に最上段部の倒壊の可能性を少なくすることができる。
【００４３】
本第３発明においては、土台部の上端に仕切壁の長さ方向に沿って溝を形成する工程と、該溝に最上段部の底部に形成した凸部を嵌め合わせる工程とをさらに備えていてもよい。こうした構成によれば、土台部と最上段部を簡単に嵌合させることができる。
本第３発明においては、土台部の上端に補強板を固定する工程と、補強板と最上段部とを連結する工程とをさらに備えていてもよい。また、土台部の上端に補強板を固定する工程は、土台部に形成された溝の底部に補強板を固定する工程であってもよい。こうした構成によれば、土台部と最上段部との接合がより確実なものとなり、最上段部の倒壊を確実に防ぐことができる。
【００４４】
本第３発明においては、耐火物、最上段部、土台部、低密度材料等の仕切壁の構成要件については、上述した第１発明および第２発明と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００４５】
図７は、本発明の仕切壁の施工方法の工程を概略的に示した説明図である。
図７（ａ）に既存の仕切壁２０を示す。こうした仕切壁２０は、耐火物として耐火レンガ８が所定の高さにまで積み上げて構成されている。なお、図７においては、高さが１／４毎高くなるにつれて、仕切壁の幅が狭くなっているが、これに限定されるものではない。
本発明の仕切壁を施工するにあたって、先ず、既存の仕切壁２０の上部を構成する耐火レンガ８を取り除く（図７（ｂ））。ここで、仕切壁の全体の高さに対して上部の少なくとも１／３の部分（最上段部２１ともいう。）の耐火レンガ８が取り除かれればよい。
ついで、除かれた最上段部２１の代わりに、耐火レンガ８よりも低いかさ密度からなる低密度材料３１で最上段部２１を形成する（図７（ｄ））。こうした最上段部２１については、上述したとおりなのでその詳細な説明を省略する。
また、耐火レンガ８を取り除いた土台部２５の上端５１に溝５５を形成してもよい（図７（ｃ））。こうした溝５５は土台部２５を形成する耐火レンガ８の一部を取り外して形成してもよいし、公知の技術を用いて、土台部２５の一部を削るなどして形成されればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、加熱炉の炉内を仕切る仕切壁の構造に広く利用できるものであり、新規加熱炉の設備としてだけではなく、現在稼動している既存の設備にも利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の仕切壁を概略的に示した説明図。
【図２】本発明の積層体を概略的に示した説明図。
【図３】本発明の積層体の厚さ方向における積層構造を概略的に示した説明図。
【図４】孔の形状を概略的に示した説明図。
【図５】最上段部と土台部との接合方法を概略的に示した断面説明図。
【図６】最上段部と土台部との別の接合方法を概略的に示した断面説明図。
【図７】本発明の仕切壁の施工方法の工程を概略的に示した説明図。
【図８】加熱炉内部を概略的に示した説明図。
【符号の説明】
【００４８】
ａ  上部部分１／３
Ｚ  仕切壁の高さ方向
２０  仕切壁
２１  最上段部
２５  土台部
２７  耐火物
３１  低密度材料
３２  無機質成形板
３５  積層体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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