JPH012768A - 金属溶湯の加熱方法 - 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】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明は容器内に保持した鉄鋼などの高温の金属溶湯を
加熱する金ａ溶湯の加熱方法に関する。

本発明にかかる金属溶湯の加熱方法は、連続鋳造方法で
使用されるタンデイシュ内に保持された金属溶湯を加熱
して、その金属溶湯の温度調整を行なう際に利用するこ
とができる。

［従来の技術］ ２；属の溶解工場などでは、溶解した溶湯を次工程で処
理するまでの間、容器内に保持しておくことがある。し
かし容器内の溶湯は冷める問題がある。例えば、連続鋳
造方法では、溶湯を水冷鋳型に注入する前にタンデツシ
ュ内で溶湯を受ける関係上、タンデツシュ内での溶湯の
温戊が低下する問題がある。

そこで、容器で保持している溶湯の所要温度を確保すべ
く、溶湯を加熱するにあたっては、従来より、？Ｖ器内
の溶湯に電極を浸漬し、溶湯自体に電流を直接流してジ
ュール熱で溶湯自体を発熱させる方法が提供されている
。また容器内の金属溶湯を誘導加熱する方法も提供され
ている。また容器の上方にプラズマトーチを設置して、
容器内の金属溶湯をプラズマ加熱プる方法も提供されて
いる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記した浴温自体のジュール熱で溶湯を加熱する方法の
場合には、溶湯の電気抵抗率は小であるので、かなり大
きな電流量を必要とする。また、溶湯を誘導加熱したり
、溶湯をプラズマトーチで加熱する方法の場合には、特
別な装置を必要とする。

本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、その
目的は、発熱体をもつヒータ装置を使用し、発熱体を発
熱して高温となったヒータ装置で金属溶湯を加熱する金
属溶湯の加熱方法を提供するにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明にかかる金属溶湯の加熱方法は、容器内に保持さ
れた金ｉ溶湧に一面が接触する発熱体と発熱体の他面に
設けられた電極部からなるヒータ装置を使用し、Ｍ極部
と金属ｗＩｉ１３との間に電圧を印加して発熱体の肉厚
方向に電流を流して発熱させ発熱して１３温となったヒ
ータ装置で金属溶湯を加熱することを特徴とするもので
ある。

ヒータ装置の数は適宜選択できるが、１本でも、２木で
も、それ以上でもよい。印加する電圧値、電流値は、金
属溶湯の比熱、金属溶湯のＩＩ湯温度容器内に保持され
ている金属溶湯の８原などに応じて適宜選択されるが、
金属溶湯が鉄鋼の溶湯である場合には、ヒータ装置の数
は３本、電圧は１００■〜１Ｋｖ程度、ｍ１ｌｆｌＧ、
ｔｌ　００Ａ　〜３ＫＡ稈度とすることができる。金属
溶湯が容器内で流れをもつ場合には、ヒータ５Ａ置の発
熱体に金属溶湯か当たるように、ヒータ装置の配置、溶
湯の流れを設定することが望ましい。この場合、金属溶
湯の流れに対して発熱体をほぼ直角状態に配ｒ１するこ
とが望ましい、この場合発熱体の熱は金属溶湯に効果的
に伝達される。

発熱体は、非金属系発熱材料、金属系発熱材料で形成で
きる。非金属系発熱材料としては、導電性セラミックス
を主成分として形成できる。Ｓｔ性セラミックスとして
は具体的に、ジルコニア（ＺｒＯ２）、ジルコニアとマ
グネシアの混合体、炭化けい１（ＳｉＣ）、ランタンク
ロメート（Ｌａｃｒｏ３）、ケイ化モリブデン（ＭＯ８
ｉｔ）、窒化チタニウム（ＴｉＮ）、炭化チタニウム（
ＴｉＣ）等を主成分としたものがある。ただし、上記発
熱材料の中から金属溶湯の加熱温度、ヒータ装置の使用
場所の１ｌｌｌ！竹、還元性などの雰囲気、発熱材料の
耐熱性、発熱材料の高温における耐衝撃性を考慮して選
択するべきである。

発熱体がジルコニアを主成分とする場合には、安定化剤
として酸化カルシウム（Ｃａｂ）、マグネシア（ＭｑＯ
）、酸化イツトリウム（ＹｚＯ３）、酸化イッテルビウ
ム（ＹｂｘＯ３）、Ｍ化スカンジウム（ＳＣｚＯ３）を
数％〜数１０％程度添加し、転移を回避した安定化ジル
コニア、準安定ジルコニアを使用することが望ましい。

このようにすれば転移に伴う彫版を回避することができ
、発熱体の歪みを抑１ｂＩｊ　ｉすることができる。

ところで、発熱材料は、温度が上昇しても発熱体の抵抗
値は変化しないか、あるいは、抵抗値が増大する正特性
を示すことが望ましい。このように温度の上昇に伴い発
熱材料の抵抗値が増大する正特性を示す場合には、発熱
体に高温部が生じた場合に、その高温部は抵抗値が高く
なる。そのため、高温部よりも温度の低い部分を電流は
流れ、したがって発熱体の全体にわたって均一に発熱さ
せるに都合がよい。発熱材料は、温度の上界に伴い抵抗
値が低下する負特性をもつ、１ｇ合には、発熱体に高温
部が生じた場合に、その高温部は抵抗値が低くなる。そ
のため、ｅ＆温部よりも温度の低い部分は、電流が流れ
にくくなり、高温部に電流は流れやすくなる。したがっ
て高温部は増々高温となり、発熱体の発熱むらが生じる
ので、望ましくない。その場合は、発熱体で溶湯撹拌す
るか、溶湯への伝熱を高める必要がある。

発熱体の全抵抗Ｒ（Ω）は、発熱材料の固有低抗値ρ（
ΩＣｒＴＩ　）と発熱体の肉ＪＩ７ｔ（ｃｍ）と発熱体
の面積Ｓ（ｃｍ’）とに影響され、したがって１の形状
と肉ＩＩ７などに影響され、Ｒ＝（ρ・ｔ）／Ｓとなる
。発熱材料は、その固有抵抗値ρが１〜５Ｘ１０３　（
Ωｃｍ）程１（のものを採用づることができる。

／Ｊ　Ｊ３、発熱体をセラミックスで形成する場合には
、発熱体の固有抵抗値は、導電性セラミックスにＪＦｌ
　４Ｐ市性セラミツクスを配合し、配合９１合を調節す
ることにより変えることができる。

発熱体をけンミックスで形成プる場合には、導電性ヒラ
ミックスの粉末を所定形状に成形した後、所定温度に加
熱して焼結Ｊることにより形成される。例えば、セラミ
ックスの粉末をボールミル、１騒動ミルなどで充分に扮
砕、混合して原料セラミックス粉末を調整する。そして
、その原料セラミックス粉末を加圧成形して圧密体を形
成する。その後、必要な１４合には乾燥Ｔ稈を行ない、
高調に加熱して焼結７る。加圧成形は、プレス加圧法、
静水圧加圧法、ホウドブレス法などの公知の手段を採用
することができる。焼結は、非酸化性雰囲気、不活性雰
囲気または高真空下で行なうとよい。

電極部は、金属浴温の熱で溶融しないように溶融温度が
金１ｉ！　’１１　ＦＱの温度Ｊ：りも高いことが必要
である。そのため電極部はカーボンで形成することが望
ましい。また電気抵抗の小さいＳ電性セラミックスを電
極部として使用することもできる。このＪ：うな場合に
は、電極部と発熱体を一体的に成形し、そのまま焼成す
ることも可能である。

なお、本発明にかかる金属溶湯の加熱方法では、発熱体
の発熱で金属溶湯を加熱する際に、アルゴンガスなどの
ガスを溶湯に送りこんでバブリングしたり、溶湯を機械
的に撹拌したりすれば、金属溶湯の温度を均一にするに
有利である。また、本発明にかかる金属溶湯の加熱方法
では、容器に保持した金属溶湯の貯溜ｍを検出するγ線
しベルン１などのセンサを配設するとともに、センサの
検出信号に応じて発熱体への電流を制御する１ｉｌＪ　
０ＩＩＫ置を配設し、容器に保持されている金属溶湯の
変動量に応じて１ＩＩＩＩＩＩＩ装置が発熱体へ流す電
流量を制御する構成としてもよい。このようにすれば金
属溶湯の温度調整をより一層精度よくできる。

［作用］ 本発明にかかる金属溶湯の加熱方法では、電極部と金属
溶湯との間に電圧を印加し、発熱体の肉厚方向に電流を
流して発熱体をＳ温に発熱させる。

すると、発熱体の熱は金属溶湯に伝達され、金属溶湯は
加熱される。この場合、金属溶湯を加熱するのは発熱体
のため、放熱面積を確保することができ、発熱体の熱は
効果的に金ｍ溶湯に伝達される。

［実施例〕 本、発明にかかる金属溶湯の加熱方法を鉄鋼の連続鋳造
方法に適用した第１実施例について説明する。

まず、連続鋳造方法で使用する達￥ｋｖＩ造装置につい
て説明する。この連続鋳造装置は、第１図に示すように
、鉄！ｌ　ｍ　ｔＱを保持する容器としてのタンデツシ
ュ１と、タンデツシュ１よりも下方に配置された水冷鋳
型２と、二次冷却スプレー帯３と、ピンチロール４と、
整直ロール５とで構成されている。なお、タンデツシュ
１は、清濁を５を程度　゛保持する容量である。

本実施例で使用する第１のヒータ装置６及び第２のヒー
タ装ｆｉｌ！９を第２図および第３図に示す。

第１のヒータ［ｆＭ６は、ジルコニアとマグネシアとを
主成分とする筒状をなす発熱体７と、発熱体７の中央孔
にカーボンを装填して形成された電極部８とで構成され
ている。電極部８には端子８ａが突出している。

第２のヒータ装置９は、第１のヒータ装置６と路間−の
構成であり、ジルコニアとマグネシアを主成分とする筒
状をなす発熱体１０と、発熱体１０の中央孔にカーボン
を装填して形成された電極部１１とで構成されている。

電極部１１には端子１１ａが突出している。

次に連続鋳造する際について説明する。まず、発熱体７
および発熱体１０をバーナ等の加熱装置で１３００’Ｃ
程度に予熱する。このように発熱体７および発熱体１０
を予熱すれば、ジルコニアとマグネシアとを主成分とす
る発熱体７および発熱体１０の導電性を確保できる。こ
のように発熱体７および発熱体１０を予熱した状態で、
とりべ３０から移されてタンデイシュ１に保持されてい
る１４００〜１６００℃程度の高温の鉄鋼の溶湯に、ヒ
ータ装置６およびヒータ装置９を浸漬する。浸漬した状
態を第３図に示す。

ところで、発熱体７および発熱体１０に亀裂が生じた場
合には、金属溶湯と電極部８、Ｗｉ極部１１とが直接に
導通し、発熱体７おにび発熱体１０の発熱量が極めて小
さくなり、ヒータ″装置６およびヒータ！装置９を有効
に利用できない問題が生じる。この点、前記のように溶
湯に浸漬する前にヒータ装置６およびヒータ装置９を予
熱すれば、発熱体７および発熱体１０の急熱を防止でき
る。よって発熱体７および発熱体１０に亀裂が生じるこ
とを極力抑制することができる。

上記のようにヒータ装置６およびヒータ装置９を溶湯に
浸漬した状態で、端子８ａと端子１１ａとを交流電源に
接続し、端子８ａと端子１１ａとの間に電圧を印加する
。これによりタンデイシュ１に保持されている溶湯を介
してヒータ装ぼ６の発熱体７とヒータ装置９の発熱体１
０との間で電流を流す。この場合電圧は１００〜６００
ｖ程度、電流１１は２００〜４００Ａ程度である。この
ときジルコニアを主成分とする発熱体７および発熱体１
０は、へ渇に発熱する。したがってタンデツシュ１内に
保持された溶湯は、加熱されて約１〜３０℃昇温し、湿
度調節される。

以上説明したように本実施例にかかる加熱方法では、ヒ
ータ装置６の発熱体７、ヒータ装置９の発熱体１０の発
熱量で溶湯を加熱するため、従来より提供されている溶
湯自体に直接電流を流して溶湯自体に発生したジュール
熱で溶湯を発熱させる方法に比較して、必要とする電源
用は小であり、したがってその電気的制御も行ない易い
。

また本実施例にかかる方法では、発熱体７および発熱体
１０は面状のため表面積が大きくつまり放熱面積が大き
い。よって発熱体７および発熱体１０に熱がこもること
を極力抑制することができる。したがって発熱体７およ
び発熱体１０の熱に・　よる亀裂、破損の抑制に有利で
ある。故に本実施例では発熱体７、発熱体１０の耐熱温
度が低い場合でもよく、したがって発熱体７、発熱体１
０を形成する導電性セラミックス材料の種類を、耐熱温
度が低いものまで拡大することができる。

上記したようにタンデイシュ１内で温１１ｍ整された溶
湯は、タンデイシュ１の吐出口１０ａから吐出され、水
冷鋳型２で冷却固化され、さらにスプレー帯３からの冷
却水の噴出で冷却され、冷却固化したものはピンチロー
ル４で下方に引張られる。その後は切ｉｌｌにより所定
の長さに１．７７断される。

（第２実施例） 本発明の第２実施例について第４図を参照して説明する
。本実施例にかかるヒータ装置１３は、パネル形であり
、カーボンを主成分とする板状電極部１４と、板状電極
部１４を被覆するジルコニアを主成分とする発熱体１５
とで形成されている。

（第３実施例） 本発明の第３実施例について第５図を参照して説明する
。本実施例にかかると一タ￥Ａｒａ１６は、タンデツシ
ュ１の内壁を形成するアルミナ、マグネシアなどの内張
り材１Ｃに埋設されている。このヒータ１６は、カーボ
ンを主成分とした板状の電極部１７と、電＃Ａ部１７の
片面を被覆するジルコニアを主成分とする発熱体１８と
で形成されている。発熱体１８はタンデツシュ１の内面
に露出しており、タンデツシュ１内に保持された溶湯に
接触づる。電極部１７の他方の片面は、タンデツシュ１
の内張り材１Ｃで被覆され絶縁されている。

（第４実施例） 本発明の第４実施例について第６図〜第８図を参照して
説明する。本実施例も鉄鋼の連続鋳造法に使用するタン
デツシュ装置に適用したものである。本実施例では、ヒ
ータ装置２０は、パネル形であり、カーボンで形成され
た板状電極部２１と、板状Ｔｉ極部２１に被覆されたジ
ルコニアを主成分とする発熱体２２とで形成されている
。板状ｆｆ１ｓ部２１は、アルミナからなる絶縁体２１
０、絶縁体２１１で区切られ、電極体２１２、電極体２
１３、電極体２１４とに三分割されている。電極体２１
２、電極体２１３、電極体２１４には夫々、端子２１２
ａ、端子２１３ａ、端子２１４ａが突出している。

第２のヒータ装置２４は、第１のヒータ！装置２０と路
間−の構成であり、カーボンで形成された板状電極部２
５と、ジルコニアを主成分とづる発熱体２６とで構成さ
れている。板状電極７ｍ２５は、アルミナからなる絶縁
体２５０、絶縁体２５１で区切られ、電極体２５２、′
Ｆ１極体２５３、電極体２５４とに三分割されている。

電極体２５２、電極体２５３、電極体２５４には夫々、
端子２５２ａ１端子２５３ａ、端子２５４ａが突出して
いる。

なあ、板状？１！極部２１、板状電極部２５のうち、発
熱体２２、発熱体２６に接触していない部分には、電気
絶縁材料からなる絶縁Ｍ２１ａ１２５ａが被覆されてい
る。

次に使用に際しては、まず、第６図に示すように第１の
ヒータ装置２０において、端子２１２ａと端子２１４ａ
とを交流電源に接続して、発熱体２２を介して電極体２
１２と電極体２１４との間で１００〜６００ｖの電圧で
、１００Ａ〜１ＫＡの電流を流し、これにより発熱体２
２を発熱し、もって発熱体２２を１３００℃程度に予熱
する。

Ｊｒ１様に、第２のヒータ装置２４において、端子２５
２ａと端子２５４ａとを交流電源に接続して、発熱体２
６を介して電極体２５２と電（に体２５４との間で１０
０〜６００ｖの電圧で、１００Ａ〜１ＫＡの電流を流し
、これにより発熱体２６を発熱し、もって発熱体２６を
１３００℃゛稈度に予熱プる。

このように予熱した状態の装−９３ｍ置２０およびヒー
タ装置２４を溶湯に浸漬すれば、発熱体２２、発熱体２
６の急熱を抑υ［でき、発熱体２２、発熱体２６の亀裂
抑制の面で有利である。上記のようにヒータ［４２０お
よびヒータ装ｒ１１２４を溶湯に浸漬した状態で、第７
図に示すように、ヒータ装置２ｏの端子２１２ａ、２１
３ａ１２１４ａを交流電源に接続するともに、ヒータ装
置２４の端子２５２ａ、２５３ａ、２５４ａを交流電源
に接続し、これにより溶湯を介してヒータＨｅ２０とヒ
ータ装置２４との間に電流を−し、発熱体２２、発熱体
２６をＩｋｌ温に発熱させ、以って？Ｆｌ潟を加熱する
。

この実施例では、第８図に示すように、溶湯はとりべ３
０からタンデツシュ１の注入口１ａに注入され、タンデ
ツシュ１の底壁に形成されている吐出孔１０ａに向けて
矢印Ｘ方向に流れるもので′・。

ある。この実施例では、ヒータ装ｒ１２０およびヒータ
装置２４は溶湯の流れとほぼ平行に配置して′°τニー
；：ン、１．。ＧＣｌｅｌＸｉ［２ｃｌ溶濶の流れとほ
ぼ直角の状態に配ｄするととらに、ヒータ装置２４をダ
ン゛プッシュ１の内壁面に埋設してもよい。この場合に
は、タンデツシュ１の注入口１ａに注入された溶湯は、
ヒータ装Ｍ２０とタンデツシュ１の底壁との間を通って
吐出口１０ａに流れる。

（第５実施例） 本発明の第５実施例について第１０図を参照して説明す
る。本実施例も鉄鋼の連続鋳造法に使用されるタンデイ
ツシュ装置に適用したものである。

、本実施例で使用づるヒータ装置４８は、棒状の炭素製
の電極部４９と、キャップタイプの発熱体５０とで形成
されている。ヒータ装置５１は、棒状の炭ｊｌ製の電極
部５２と、キャップタイプの発熱体５３とで形成されて
いる。発熱体５０．５３はキＶツブタイプであり、その
内周部にめねじが形成されており、電極部４９．５２の
先端のおねじ部にねじこむことにより取着されている。

この場合にも、電極部４９．５２の表面のうち、発熱体
５０．５３に接触しない部位には、アルミナとマグネシ
アとからなる絶縁膜が被覆されている。

［発明の効ｒＡ］ 本実施例にかかる金属溶湯の加熱方法によれば、発熱体
の発熱により、容器内に保持されている金属溝；ｇの温
度調整を行なうことができる。したがって本発明にがか
る全屈溶湯の加熱方法を、連続鋳造法におけるタンデツ
シュ内に保持した溶層を加熱づる場合に適用したとぎに
は、タンデツシュの下方に配置しである水冷鋳型へ金属
溶湯を適切な温度で供給することができ、したがって連
続鋳造法で製造した金属製品の品質を向上させることが
できる。

また、本発明にかかる金属溶湯の加熱方法では、容器内
に保持されている金属溶湯を加熱する発熱体は電流を流
す厚さ方向に対して金属溶湯と接続する表面積が大きい
発熱体である。したがって、その発熱体の成熱面積を確
保でき、発熱体の内部に熱をこもりにくくすることがで
きる。よって発熱体の亀裂、破損抑も１１に右利である
。

又、本発明にかかる金属清潔の加熱方法では、発熱体に
熱をこもりにくくすることができるので、金属溶場を加
熱している際に、発熱体の内部温度をイれだけ低くする
ことができ、発熱体を形成する発熱材料の種類を耐熱温
度の低い材料にまで拡大することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明にかかる加熱部をもつ金属溶湯容器の各実
施例を示し、第１図は連続鋳造をしている状ｆｘのＪ１
明図、第２図は第′１実施例にかがるヒータ装置の斜視
図、第３図は溶湯を加熱している状態の概略断面図であ
り、第４図は第２実施例にがかるヒータ￥装置の斜視図
、第５図は第３実施例にがかるヒータ￥装置の断面図で
ある。第６図〜第８図は第４実施例を示し、第６図はヒ
ータ装置の斜視図、第７図はピーク装置間で通電してい
る状態の斜視図、第８図はヒータ装置を溶湯に浸漬して
いる状態の平面図である。第９図はヒータ装置を溶湯に
浸漬している状態の切倒の平面図である。 第１０図は第５実施例にかかる使用状態説明図である。 図中、１はタンデツシュ（容器）、６は第１のヒータ装
置、７は発熱体、８は電極部、９（よ第２のヒータ装置
、１ｏは発熱体、１１は電極部、１３はヒータ装置、１
４は電極部、１５は発熱体、１６はヒータ装置、１７は
電極部、１８は発熱体、２０はヒータ！装置、２１はＴ
ｉ極部、２２は発熱体、２４はヒータ装置、２５は電極
部、２６は発熱体を示す。 特ｒ［出願人　　　愛知製鋼株式会社 代理人　　　　弁理士　大川　宏 シ 第５図 第６図　　　　　第７図 第８図　　　　　第９図 手　　続　　補　　正　　内　　（自発）１、’ｆＳｆ
’ｌの表示 ｌｌｎｍ６２ｆ特二’ｔ　ｍ第１５７１７３＠２．１、
発明の名称 金属溶湯の加熱方法 ３、補正をする者 ｌ５ｆｆとの１係　　　特許出願人 愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地 愛知製鋼株式会社 代表者　　　天　　野　　益　　夫 ４、代野人 〒４５Ｏｆｌ知県名古屋市中Ｈ区名駅３丁１１］３２ｆ
ｔの４児玉ピル３Ｆ（１話＜　０５２＞　５８３−９７
２０）６６補正の内容 （１）明細書の第７ページ第４〜５行目に［その固有・
・・程度のもの］とあるをｒ１５００℃の時の固有抵抗
値ρが１　Ｘ　１０’〜５ｘ１０’　　（Ωｃｍ）程度
のもの」に訂正する。 （２）明細書の第１３ページ第１８〜１９行口に「ジル
コニア」とあるを「マグネジ・アＪに訂正する。 （３）明ｌｌｌ１書の第１／ｌページ第６〜７　ｔｌｌ
ＩＩに「ジルコニア」とあるを１マグネシア」に訂ｉＦ
、する。 （４）明細内の第１４ページ第１８１ｊ口に［ジルコニ
ア］とあるを「マグネシア」にＶ１正する。 （５）明細書の第１５ページ第８行目に「ジルコニア」
とあるを「マグネシア」に訂正する。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）容器内に保持された金属溶湯に一面が接触する発
   熱体と該発熱体の他面に設けられた電極部からなるヒー
   タ装置を使用し、該電極部と該金属溶湯との間に電圧を
   印加して該発熱体の肉厚方向に電流を流して発熱させ発
   熱して高温となつた該ヒータ装置で該金属溶湯を加熱す
   ることを特徴とする金属溶湯の加熱方法。
2. （２）容器は、連続鋳造法に使用されるタンデツシュで
   あり、上方から注入された金属溶湯を一時的に貯溜し金
   属溶湯が吐出される吐出口をもつ特許請求の範囲第１項
   記載の金属溶湯の加熱方法。
3. （３）発熱体は導電性セラミックスを主成分とする特許
   請求の範囲第３項記載の金属溶湯の加熱方法。
4. （４）発熱体はジルコニアとマグネシアとを主成分とす
   る特許請求の範囲第３項記載の金属溶湯の加熱方法。