JPH02160149A - ヒータ装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はヒータ装置にｌする。このヒータｉ（ｆ＆は、
例えば、金属溶湯に浸漬されて金属溶湯を加熱する際に
利用することができる。

［従来の技術］ 従来より使用されているヒータＨＲについて連続鋳造法
を例にとって説明する。即ら、連続鋳造方法では、とり
べから例えば１４００〜１６００℃程度の鉄鋼の溶湯を
タンプッシュに１次的にう番ノ、タンプッシュの吐出口
から溶湯を水冷！８型に注入して冷却固化し、冷却スプ
レー帯による冷却の後、冷却固化した部分をピンチロー
ルで引張り、所定の長さに切断し、これにＪこりスラブ
やビレットなどを製造している。上記した；１続妨遣方
法では、分塊圧延法に比較して製造される鉄鋼製品の品
質は向上しており、歩留も向上している。しかし、近年
、鉄鋼製品では一層の高品質化が要求されているため、
連続鋳造方法でも鉄鋼製品の高品質化のための開発が鋭
意進められている。

上記した連続鋳造方法では、鉄鋼の溶湯をタンプッシュ
に１次的に受ける関係上、タンプッシュ内で鉄鋼の溶湯
の調度が低下しがちであった。特に連続鋳造する際、ｉ
ｓ開始から時間が例えば５０〜８０分間経過した鋳造末
期では、溶湯の温度が数〜数１０℃程度場合によっては
それ以上低下する。ここで、タンプッシュは溶湯が凝固
する直前の最終容器であるため、タンプッシュ内の溶湯
湯度は鉄鋼製品の表層工介在物指数、炭素の中心偏析指
数に大きな影響を与え、従って、鉄鋼製品の＾品質化に
大きな影響を与える。故に、タンデッシュ内の溶渇が数
〜数１０℃程度低下する場合であっても、品質管理上好
ましくない。

そこで、近年、タンプッシュ内で鉄鋼の溶湯の温度を調
整するべく、タンプッシュ内の溶湯に炭素Ｍｌ／ｆＡを
浸漬し、タンプッシュ内の溶湯自体に電流を直接流し、
溶湯に発生するジュール熱で溶湯自体を発熱させるヒー
タ装置が提供されている。

しかし、この場合には溶湯の電気抵抗率は小である。こ
こで、ｍＩが発生するジュール熱は溶湯の電気抵抗値と
溶湯を流れる電流値の２乗との積であることから、前述
したように溶渇の電気抵抗率が小であると、所要のジュ
ール熱を確保するためには、１渇に流すＮ流としてはか
なり大きな電流ωを必要とする問題があり、更に大電流
化のため電気設備も大型化する問題がある。

なお、タンプッシュ内の金ａ溶湯を加熱する他のヒータ
装置としては、従来より、タンプッシュ内の溶湯を誘導
加熱する誘導加熱式装置も提供されている。更にタンプ
ッシュの上方にプラズマトーチを設置して、タンプッシ
ュ内の金属溶湯をプラズマ加熱するプラズマ加熱装置も
提供されている。

［発明がＶＮ決しようと１６課題］ 本発明者は、溶湯に流す電流を小電流化すべく、＃２意
研究を重ねた結果、発熱体と電極部とからなるヒータ装
置を用い、ヒータ！ｌ装置の発熱体を金属ｍｍに浸漬し
、ヒータ装置と金属溶湯との間に電圧を印加することに
よりヒータ装置の発熱体を発熱させ、以て金属ｍｓを加
熱する手段を開発した。

本発明は上記したヒータ装置の開発の一環として完成さ
れたものであり、その目的は、発熱体を発熱させること
により金属溶渇等の被加熱物を加熱することができ、し
かも発熱体を外層部と内層部とで形成することにより、
発熱体を形成する発熱材料の種類、発熱材料の配合割合
を選択する際の自由度を確保するのに有利なヒータ装置
を提供することにある。

［、ｊｌｉ題を解決するための手段］ 本発明にがかるヒータ装置は、発熱材料を基材とし所要
の発熱特性をもつ外層部と外層部と異なる発熱特性をも
つ少なくとも１層の内層部とで形成された発熱体と、発
熱体に通電する電極部とで＃Ｉ成されていることを特徴
とするものである。

発熱体は、発熱材料を基材とし所要の発熱特性をもつ外
層部と、外層部と異なる発熱特性をもつ少なくとも１層
の内層部とで構成されている。

ここで発熱材料を基材とするとは、発熱材料のみで形成
されていても、発熱材料以外の他の充填材を含有してい
てちよいという意味である。内層部は、必要に応じて１
層でも２層でもよく、場合によってはそれ以上で６よい
。外層部の肉厚は、発熱の均一性を確保する意味で、実
質的に均一の肉厚とすることができるが、発熱材料のい
かんによっては肉厚変動部があってもよい。内ｌｉ！部
についても同じである。

発熱体は筒形状、または筒形状に近似した形状にするこ
とができ、この形態では金属溶湯に浸漬するタイプとし
て使用でき、この場合には外層部および内層部の双方を
筒形状または筒形状に近似した形状とすることができる
。ここで、発熱体を筒形状、または筒形状に近似した形
状にした場合に（、龜、後述の実施例で示すように、発
熱体の長さ方向の中央部の外径を長さ方向にわたり実質
的に同一寸法とし、かつ、中央部の内径を長さ方向にわ
たり実質的に同一寸法とすることにより、発熱体の長さ
方向の中央部の肉厚を実質的に均一とすることが望まし
く、この場合、発熱体の長さ方向の中央部の外径と内径
との関係は、内径寸法は外径寸法の３０〜８０％とする
ことができ、殊に５０−７０％が望ましい。その理由は
外径に対して内径の比が小さいと、内径部の発熱団が外
１子部に対して大きくなり、その結果内径部が溶融する
心配がある。又、内径の比が大きくなると、実質的な発
ｐ！Ａ層の厚みが小さくなり、溶鋼による溶損の影響を
うけやすいからである。

本発明にかがるヒータ装置では、発熱体の外層部を形成
する発熱材料、内層部を形成する発熱材料は非金属系、
金属系のいずれで６よい。この場合、外層部を形成する
発熱材料の種類またはその配合割合は、内層部を形成す
る発熱材料の種類またはその配合割合よりも、電気抵抗
値の高いものを採用できる。このようにでれば、発熱体
の外層部に接触したり外層部に対面したりする敞加熱物
（例えば、金属溶湯等の液体、空気等の気体）に近い部
分での発熱が盛んとなり、被加熱物を効果的に加熱し加
熱効率を＾めるのに有利である。

また外層部は通常、金属溶湯、空気、予熱時におＧＪる
バーナ火炎等に接触するために、外層部を形成する発熱
材料の種類またはその配合割合は、発熱特性の他に耐溶
損性、耐熱衝撃性、耐酸化性、耐腐蝕性、耐経年性等の
種々の要因を考慮して選択づる必要があるが、内層部は
金属溶湯、空気、バーナ火炎等に実質的に接触しないの
で、内層部を形成する発熱材料の種類またはその配合割
合を選択する場合には、そのような配慮を少なくしたり
無視したりすることができ、例えば、外層部を形成する
発熱材料よりも固有抵抗値が小さく発熱性の少ない材料
、配合割合とづることができ、従って、内層部を形成す
る発熱材料の種類またはその配合割合は、外層部を形成
する発熱材料の種類またはその配合割合に比較して選択
の自由度が増す。

本発明にかかるヒータ装置では、発熱体を形成する前記
した金属系の発熱材料としては、例えば、ニッケルーク
ロム系合金、鉄−りＯムーアルミニウム系合金、タング
ステン、モリブデン、タンタル等を必要に応じて採用で
きる。

また、発熱体を形成する前記した非金属系の発熱材料と
しては、酸化物系、窒化物系、ホウ化物系等のうち使用
温度域で導電性をもつセラミックスを採用できる。導電
性をもつセラミックスとしては、被加熱物が鉄鋼の溶湯
である場合には、溶鋼の抵抗が低いために発熱体のＲを
大きくする必要がある等の理由により固有抵抗値が高い
ものが望ましく、この場合、固有抵抗値は１５００℃付
近で、１０ｃｍ以上であることが望ましく、特に２００
Ωｃｍ以上であることが望ましく、例えば、その固有抵
抗値が３６０（Ωｃｍ）程度のものを採用することがで
きる。なお、発熱体を形成する外ｍ部、内層部の固有抵
抗値は導電性セラミックスに非導電性セラミックスまた
は難導電性セラミックスを配合し、配合割合を調節する
ことにより変えることができる。

本発明にがかるヒータ装置では、外層部を形成する導電
性をもつセラミックスとしては、鉄鋼の溶４を加熱する
場合には、マグネシア（ＭＧＪＯ）、ジルコニア（Ｚｒ
Ｏ２）、ア／Ｌ／ミナ（Ａ９．ｚ０３）、マグネシアと
ジルコニアとの混合体、マグネシアとジルコニアとアル
ミナとの混合体を使用することができる。ここで、マグ
ネシアは常温付近では、通常、導電性をもたないが、鉄
鋼の溶湯の加熱温度域である１５００〜１６５０℃付近
では所要の導電性を帯びる。マグネシアとジルコニアと
の混合体を、外層部を形成づる導電性をもつセラミック
スとして用いる場合には、その配合ｉｌＪ合は、必要と
づる抵抗値等を考慮して適宜選択されるが、例えば、重
量％で、マグネシアが６０〜１００％、特に８５〜９５
％が好ましく、ジルコニアが０〜４０％、特に５〜２５
％が好ましく、アルミナが０〜４０％、特に２．５〜１
５％が好ましい。

また本発明にかがるヒータ装置では、鉄鋼の溶鋼を加熱
する場合には、内層部を形成する導電性をｂつビラミッ
クスとしては、例えば、ホウ化ジルコニウム、窒化ボロ
ン、炭化珪素等を必要に応じて採用できる。また内層部
を形成する導電性を６つセラミックスとしては、外層部
と同様に、マグネシア　（ＭＱＯ）　、ジルコニア（Ｚ
ｒＯｔ）アルミナ（Ａ１ｔＯ３）、７グネシアとジルコ
ニアとの混合体、マグネシアとジルコニアとアルミナと
の混合体を使用することができるが、外層部よりも発熱
量を減らづためにその配合割合を変更でき、例えばマグ
ネシアを減少させて、重Ｗ％で、マグネシア４０〜７０
％、ジルコニア、アルミナ、ＣａＯ，クロミア、ベリリ
ア、トリア、セリアを主成分とづる材料を１８１又は２
種以上、含有層で３０〜６０％以上配合することができ
る。更には炭素粉末、黒鉛等により炭素量として１〜５
％含有することらできる。

更には、金属溶湯の溶融点によっては、外層部、内層部
を形成する導電性をもつセラミックスとして、炭化けい
素（Ｓ　ｉ　Ｃ）　、ランタンクロメート（ＬａＣｒＯ
３）　、酸化ベリリウム（Ｂｅｄ）、酸化トリウム（Ｔ
ｈｉｇ＞、ケイ化モリブデン（ＭＯ８ｉｔ）、更に、窒
化チタニウム（ＴＩＮ＞、炭化チタニウム（Ｔ　ｉ　Ｃ
）等を主成分としたものも使用することができる。なお
参考として、使用温度と固有抵抗との関係を第８図、第
９図に示す。なお、鉄鋼のＷＩ渇の場合には、前述した
ように発熱体を形成するセラミックスの固有抵抗値は、
特に外層部を形成する場合には、目標値としては使用温
度域で２００Ωｃｍ以上が望ましい。

ただし、上記した各種の発熱材料の中から金属溶場等の
被加熱物の加熱温度、更にはヒータ装置の使用場所の酸
性、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、価格、更には毒性の有無等を
考慮して適宜選択するべきである。

なお、発熱体がジルコニアを主成分とする場合には、酸
化カルシウム（Ｃａｂ）　、マグネシア（ＭＧＪＯ）、
酸化イツトリウム（Ｙ　ｔ　Ｏ３）　、酸化イッテルビ
ウム（Ｙｂ２０ｚ）、酸化スカンジウム（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できる。

このようにすれば転移に伴う膨張を回避することができ
、発熱体の歪みを抑制するのに有利である。

発熱材料を′４電性セラミックスとした場合には、導電
性セラミックスの粒径番、を抵抗値に影響を与えること
があり、そのためその最大粒径は１〜５ｍｍ１Ｐ１度が
望ましく、特に１．５〜３ｍｍ程度が望ましい。その主
たる理由は、粒径があまり大きいと、電流が偏流化する
傾向にあるからである。なお、外層部と内層部とで粒径
を変更し、これにより外層部と内層部との発熱特性を調
整することも可能である。

発熱体を形成する外層部および内層部の発熱材料は、他
に支障がない限り、使用温度が変化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性を
示すものを用いることができる。このように温度の上昇
につれて発熱材料の抵抗値が増大する正性を示す場合に
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１！流は流れ、したがって発熱体の全体にわたって均
一に発熱させるのに都合がよい。もし、発熱材料が、温
度が上昇すると抵抗値が大きく低下する大きな負性をも
つ場合には、発熱体に高温部が生じた場合に、その高ｒ
ｊＡ部は抵抗値が低くなる。

そのため、Ｂ部品よりもｍ度の低い部分は、電流が流れ
にくくなり、抵抗値の低い高温部にＮ流は流れやすくな
る。したがって高温部は増々高潟となり１発熱体の発熱
暴走の一因となり易い。

発熱体を形成する外層部、内層部の全抵抗Ｒ（Ω）は、
導電性セラミックス等の発熱材料の固有抵抗値ρ（Ωａ
ｍ）と発熱体の肉厚ｔ　（ａｍ）と発熱体の面積Ｓ　（
ｃｍ’　）とに影響される。このとき、外層部および内
層部を筒形状とする場合には、次の事項を考慮して発熱
体の抵抗値を選択する必要がある。即ち、発熱体の外径
が大きい稈、放熱面積を確保できるが、成形時に亀裂が
生じやすく、熱衝撃に弱くなり易い。一方、発熱体の外
径が小さい程、放熱面積は小さくなる。また、発熱体の
内径が大きい程、電極部が径大となり、電極部からの伝
熱ロスが大きい。一方、発熱体の内径が小さい程、電極
部が小径化し、電極部からの伝熱ロスが小さくなるもの
の、発熱の不均一が生じ易い。また、発熱体の肉厚が厚
い程、熱が内部に溜りやすく、発熱体内部の最高温度が
上昇して内部が溶けることがあり、発熱の安定性を維持
するのに不利である。一方、発熱体の肉厚が薄い程、熱
が発熱体の内部に溜りにくいが、必要な発熱ａが得られ
ないし、発熱の翼走の一因となり易い。

本発明にがかるヒータ装置では、発熱体は例えば次のよ
うに製造できる。即ら、外層部用の原料ヒラミックス粉
末をボールミル、振動ミルなどで充分に粉砕、混合して
所定の組成にａｌｌ！ＩＬ、た後、原料セラミックス粉
末と水とを混合したスラリを型のキャピテイに流し込ん
で外層部用の所定形状に成形し成形体を得る成形工程を
実施し、更に外Ｉｌｌ　？、Ｉｓ川の成形体を所定濃度
に加熱して焼結する焼結工程を実施する。焼結工程に先
立って、必要ならば養生工程、乾燥工程を実施する。な
お成形１稈では、型に振動を付与しつつ成形する振動成
形を行うことができる。同様な工程を経て内層部も形成
する。そして、外層部および内層部を組付けて一体的と
する。

また、発熱体は次のようにしても製造できる。

即ち、外層部用の原料セラミックス粉末をボールミル、
振動ミルなどで充分に粉砕、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
加圧成形して外層部用の圧密体を形成する。その後、必
要な場合には乾燥工程を行ない、Ｉ１１温に加熱して焼
結する。なお加圧成形は、プレス加圧法、静水圧加圧法
、ホットプレス法などの公知の手段を採用することがで
きる。

内層部についも同様な工程で形成できる。そして、外層
部および内層部を組付けて一体的とする。

本発明にがかるヒータ装置では、発熱体を形成する他の
製造方法としては、外層部と内ｍ部とを一体的に成形し
、そのまま外層部と内層部とを体向に焼成することも可
能であり、この場合には体向であるから、外層部と内層
部との電気的接触度、熱的接触度を確保するのに有利で
ある。

本発明にがかるヒータ装置では、最外側の内層部と外層
部との接触度は高い方が望ましい。そのため、内層部と
外層部との間に粉粒体、液体を装入し、粉粒体、液体の
電流拡散機能、熱拡散機能を利用して内層部と外層部と
の電気的接触度、熱的接触度を向上させることもできる
。この場合、外層部と内層部との境界に隙間が生じ易い
場合であっても、あるいは、外層部と内層部との熱部張
度が異なる場合であっても、両者の電気的接触性、熱的
接触性を確保するのに右利である。なお、粉粒体として
は、発熱性をもつもの、例えば炭素粉末、黒鉛粉末、炭
化珪素粉末を採用でき、液体としては、１ｊ電性に浸れ
かつ低融点のもの、例えばスズ、鉛、ビスマス、ナトリ
ウム等の低融点金属、場合によっては銅系金属を採用で
きる。炭素粉末は発熱性確保の観点からは細粒径の方が
好ましく、その粒径範囲は例えば１０μ〜２ｍｍなかで
も５０μ〜１００μとすることができる。なお、低融点
金属１ｂ銅系金属からなる固体状の粉粒体を内層部と外
層部との間に装入すれば、使用時の温度がその融点以上
であれば固体状の粉粒体が溶けて液体となり、電気的接
触度、熱的接触度を確保するのに有利である。

また本発明にかかるヒータ装置では、内層部が２層以上
であり、２層以上の内層部をそれぞれ別々に形成して後
で一体的に組付ける場合には、の内層部とこれとｖ４設
する他の内層部との間の境界部分に、前記したような粉
粒体、液体を介在させて内層部同志の接触度を向上させ
ることもできる。

本発明にかがるヒータ装置では、模述づる実施例に例示
するように、内層部および外層部の長さ方向の先端部は
角部がないように３次元曲面形状、例えば半球状、また
は半球状に近似した形状であることが望ましい。その理
由は、角部は成形時の不均一が生じやす（、耐熱衝撃性
を確保しにくいからである。また、角部には電流が集中
しやすいため角部は発熱温度が＾くなり、発熱の暴走の
原因の一つとなりやづいからである。なお、先端部を半
球状とした場合、タンデイシュ内の溶湯に浸漬するタイ
プでは、外層部の半球状の先端部の半（予は例えば３０
〜１００ｍｍとすることができ、内層部の半球状の先端
部の半径は例えば２０〜８５　ｆｆｌ　ｍ　Ｐｉ！度と
することかできる。

本発明にがかるヒータ装置では、電極部は、発熱体に電
気をｉ１！すための−ｂのであり、通常、内層部に接続
される。電極部の材質は導１率、熱伝達率等を考慮して
選択する。この場合、導電率を高くし、伝熱ロスを少な
くすべく熱伝達率を小さくすることができる。但し、物
質は一般的には、導電率が高くなると、熱伝達率も高く
なる傾向にあるので、単一の材料で電極部を形成するよ
りも、導電率の高い材料と熱伝達率の小さい材料とを適
宜組合せて、電極部の所要の導電性を確保しつつ、電８
ｉ部の見掛けの熱伝達度合を小さくづることができる。

また電気抵抗の小さい導電性セラミックスで電８ｉ部を
形成することもできる。このような場合には、１１Ｍ部
と外層部と内層部とを一体的に成形し、そのまま焼成す
ることも可能である。

本発明にがかるヒータ装置では、Ｉｉ電極部らの伝熱ロ
スを少なくする意味では、電極部は細い方が望ましい。

また電極部と発熱体との電気的接触度は高い方が望まし
い。そのため、電気的接触度を高めるべく発熱体と電極
部とを一体成形することができる。

また、発熱体とｆｆ！４４ｉ部とを別体で形成して後で
組付ける場合には、電４４１部と発熱体との境界部分に
、前記したような炭素粉末や黒鉛粉末等のような粉粒体
、あるいは、スズ、鉛、ビスマス等の導電性をももかつ
低融点の液体を装入し、粉粒体、液体を利用して電極部
と発熱体との接触度を向上させることもできる。この場
合、発熱体と１！極部との照影張度が異なる場合であっ
ても、両者の電気的接触性、熱的接触性を確保するのに
有利である。

なお本発明にかかるヒータ装置では、容器に保持した金
属溶湯を加熱するものとして使用づる場合には、溶湯の
貯溜酷を検出するＴ線しベル計などのセンサを配設する
とともに、センサの信号に応じて発熱体への電流を制御
する制御装置を配設づることらできる。このようにすれ
ば、容器に保持されている金属溶湯の変動醋に応じて発
熱体へ流す電源層を制御するので、溶湯の温度調整をよ
り一層精度よくできる。

［実施例］ 本発明にがかるヒータ装置の第１実施例について第１図
および第２図を幸照して説明する。

本実施例にがかるヒータ装置１を第１図および第２図に
示す。このヒータ装置１は２層タイプであり、はぼフラ
スコ形状の発熱体２と、棒状電極部３とで構成されてい
る。発熱体２は、はぼフラスコ形状の外層部２０と、は
ぼフラスコ形状の内層部２５とで形成されている。外層
部２０は、重φ％で、マグネシア９０％、ジルコニア５
％、アルミナ５％、不可避の不純物を含有する混合セラ
ミックスで形成されている。内層部２５は、重量％で、
マグネシアが６０％、ジルコニアが４０％、不可避の不
純物を含有する混合セラミックスで形成されている。

第１図及び第２図に示すように外層部２０は、径大な基
端部２００と、基端部２００につながる中央部２１０と
、中央部２１０につながる３次元曲面形・状つまり半球
状の先端部２２０とから構成されている。中央部２１０
の肉厚、先端部２２０の肉厚は実質的に均一であり、肉
厚のばらつきは±１ｍｍＶ１＋１である。ここで本実施
例では、外層部２０の相方向の全体の長さＬｌが８５ｃ
ｍ程度、中央部２１０の長さ［−２が６５　ｃ　ｒｎ稈
度、先端部２２０の長さＬ３が５ｃｍ程度、中央部２１
０の外径が１２ｃｒｎ程度、中央部２１０の内径が８゜
４ｃｍ程度、先端部２２０の径Ｒ１が５ｃｍ程度である
。なお基端部２００が径大であるのはヒータホルダに載
せるためである。

一方、内層部２５は、基端部２５０と、基端部２５０に
つながる中央部２６０と、中央部２６０につながる３次
元曲面形状つまり美質的に半球状の先端部２７０とか’
３４１Ｉ成されている。内層部２５の肉厚は実質的に均
一であり、肉厚のばらつきは±１ｍｍ程度である。ここ
で本実施例では、内層部２５のうち、中央部２６０の外
径が８ｃｍ程度、中央部２６０の内径が４ｃｍ程度、先
端部２７０の径Ｒ２が４ｃｍ程度である。

棒状電極部３は炭素で形成されており、その外周（￥は
３．８Ｃｍｆｊ度、その全長が８５ｍｍ程度である。　
本実施例のヒータ装置は次のように製造した。即ち、外
層部２０用の原料セラミックス粉末を所定の配合割合で
調整した模、水を加えてスラリを形成する調整工程、そ
のスラリを型のキャピテイに流し込んで成形する成形工
程、成形した外層部２０用の成形体を型から外した後に
養生し、更に１５０℃で１５時間乾燥する乾燥工程、乾
燥した外層部２０用の成形体を１６５０℃で１０時間加
熱して焼結する焼結工程とを順に実施して製造した。７
なお、調整工程で使用した外層部２０用の原料セラミッ
クス粉末の最大粒径は３ｍｍ８！瓜である。同様な手順
で内層部２５用の型を用いて、内層部２５を形成した。

そして、焼結した外層部２０の底付近の内面に炭素粉末
をスペーサとして散らした後に、外層部２０内に内層部
２５を挿入して外層部２０と内層部２５とを互いに中ね
る。更に、外層部２０と内層部２５との境界部分に炭素
粉末を装入させ、外層部２０と内層部２５との微小隙間
を炭素粉末で充填し、これにより厚み２ｒｎｍ程度の充
填層２０ａを形成する。このとき、必要ならば、内層部
２５と外層部２０とを周方向に相対回転さＶつつ行うこ
とができる。なお、内層部２５の内周面で区画された孔
に電極部３を装入する。電極部３と内層部２５との境界
部分にも炭素粉末を装入し、厚み１ｍｍ程度の充填層２
０ｂを形成する。

前記したように製造したヒータ装置１を例えば２個用い
、各ヒータ装″ａ１の棒状電極部３の上端部に導線をバ
ンドで固定して電源につなぐと共に、発熱体２にバーナ
の火炎をあてて予熱する。そして、予熱した後に、第４
図に示すように２個のヒータ装［１を容器４内の鉄鋼の
溶ＳＷに浸漬した。

この状態で２個の電極部３と溶′６Ａｗとの間に０〜４
４０Ｖの電圧を印加し、周波数６０Ｈ２の電流をＯ〜８
００Ａ程度流す。すると、一方のヒータ装置１の発熱体
２を形成する内層部２５及び外層部２０が発熱すると共
に、他方のヒータ装置１の発熱体２を形成する内層部２
５及び外層部２０が発熱するので溶湯Ｗが加熱される。

本実施例では、ヒータ３Ａ置１の発熱体２の発熱ｍ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
を発熱させる場合に比較して、必要とするｉｌＩ流恐は
小であり、したがってその電気的１１１１　Ｉｌｌも行
ない易く、電気設備も小型化し１ｑる。

い。

本実施例では、マグネシアとジルコニアを主要成分、抵
抗値が高くなるようにその配合割合を選択した発熱材料
で外層部２０を形成しているので、溶湯Ｗに接触してい
る部位で発熱が盛んとなり、加熱効率が向上する。しか
も、内層部２５は溶湯に接触しないので、発熱特性も外
層部２０はとは必要とせず、むしろ発熱体２の内部での
「熱たまりＪを抑制づべく発熱特性を抑さえた方が好ま
しく、またバーナで予熱するときバーナの火炎に内層部
２５は直接接触しないので、内層部２５を形成する発熱
材料の配合割合を選択するにあたり、外層部２０稈の大
きな発熱量を確保せずともよく、更に耐溶損性、耐酸化
性等に大きな配慮をはられなくともよく、従って、内層
部２５を形成する発熱材料の種類またはその配合割合の
選択の自由度を増し得る。

更に、本実施例では、所要の発熱量を確保すべく発熱体
２の肉厚を所要の厚みとした場合、外層部２０の肉厚自
体、内層部２５の肉厚自体は薄くし得るので、それだけ
外層部２０、内層部２５自体には、成形するとぎ、焼結
するとき、予熱するときに、亀裂が発生しにくくなる。

しかも本実施例では、第３図に示すように外層部２０と
内層部２５との境界部分に装入された炭素粉末からなる
充填層２０ａ、内層部２５と棒状Ｎ極部３との境界部分
に装入された炭素粉末からなる充填層２０ｂは、電流拡
散層としての機能と、熱拡ｒ１１．層としての機能を果
１ので、外層部２０と内層部２５との電気的接触度を高
めると共に熱的接触度も高めるので、局部的発熱を抑え
、従って発熱体２は発熱の暴走が生じにクク、均一発熱
に４１利な利点が（ｑられる。

更にまた本実施例では炭素粉末を装入して形成した充填
層２０ａ、２０ｔ）ｔ）光熱するので、発熱体２の所要
の発熱量を確保するにあたり、外層部２０、内層部２５
の肉１ｇをやたらと肉厚化することを排除できる。

更に本実施例では、発熱体２を形成する外層部２０の肉
厚、内層部２５の肉厚は実質的に均一であるため、電極
部３から発熱体２を通して溶湯Ｗへと流れる電流の偏流
化防止に有効である。

また本実施例では、発熱体２を形成する外層部２０の先
端部２２０、内層部２５の先端部２７０はそれぞれ３次
元曲而形状としての半球状であり、電流が集中しやすい
角部が形成されていないので、電流の偏流化防止に一層
有利である。

次に、本発明にかかるヒータ！ｆｅｆの第２実施例につ
いて第５図および第６図を参照して説明する。

第２実施例のヒータ装置は基本的には第１実施例と同じ
構成である。ただし、内層部は２層であり、第５図に示
すように、棒状電極部３側の第１の内層部２７と第２の
内層部２８とが積層されている。

第１の内層部２７は基端部２７０と中間部２７１と実質
的に半球状の先端部２７２とで形成されている。また第
２の内層部２８は基端部２８０と中間部２８１と実質的
に半球状の先端部２８２とで形成されている。そして、
第１の内層部２７と第２の内層部２８との間には、炭素
粉末が装入されて充填層２０ａが形成されており、第１
の内層部２７と第２の内層部２８との闇の電気的接触度
、熱的接触度を確保している。勿論、外層部２０と第２
の内層部２８との境界部分には、炭素粉末からなる充填
層２０　ａ　／ｆｉ設けられており、電極部３と第１の
内層部２７との境界部分にも、炭素粉末からなる充填１
１２０ｂが設けられている。

第２実施例のヒータ装置においても、前記第１実施例の
場合と同じ作用、効果が得られる。

また、上記した各実施例では、第１図、第５図から明ら
かなように内層部の外周面と外層部の内周面とは平滑面
状であるが１、特殊な例では、図示はしないが、内層部
の外周面にねじ部を形成し、外層部の内周面にねじ部を
形成し、そして、外層部のねじ部と内層部のねじ部とを
互いに螺合することにより、内ｍ部と外層部とを一体的
に組付てもよく、この場合にも、両省の境界部分に炭素
粉末、溶融スズ等を装入することができる。

［適用例］ 次に、上記した実施例にかがるヒータ装置を、連続鋳造
方法に適用した例について説明する。まず、連続鋳造方
法で使用する連続鋳造装置について説明する。この連続
鋳造装置は、第７図に示すように、鉄鋼溶湯を保持フる
容器としてのタンプッシュ５０と、タンプッシュ５０よ
りも下方に配置された水冷鋳型５１と、冷却スプレー帯
５２と、ビンチロール５３と、整直ロール５４とで構成
されている。なお、タンプッシュ５０は、溶湯をｉｔ程
度保持する容量である。

次に連Ｖｔ鋳造する際について説明する。まず、第１図
および第２図に示すヒータ装Ｗ１１を２個用い、各ヒー
タ装Ｒ１の発熱体２をバーナの火炎で加熱して８００〜
１２００℃程度に予熱する。

このようにヒータ装置１を予熱した状態で、とりべ５５
から移されてタンデイシュ５０に保持されている１４０
０〜１６００℃程度の高温の鉄鋼の１９Ｕに２個のヒー
タ装置１を先端部２２０から８２ｉ１！する。とりべか
ら移されたタンデイシュ５０内の溶湯は第７図に示す吐
出口５０ａに向けて流れ、水冷鋳型５１に落下する。

前記のように溶湯を浸漬する前にヒータ装置１を予熱す
れば、発熱体２の急熱を防止でき、発熱体２に亀裂が生
じることを極力抑制することができる。又、上記した予
熱により、発熱体２、特に、マグネシアを主要成分とす
るため高温度領域で初めて導電性を帯びる外層部２０の
導Ｎ性を確保できる。

なお発熱体２に亀裂が生じた場合には、亀裂に侵入した
金属溶湯と電極部３とが直接に導通し、発熱体２の発熱
僅が小さくなり、ヒータ装置１を有効に利用できない不
具合が生じる。

本適用例では、上記のようにヒータ装置１をタンプッシ
ュ５０内の溶湯に浸漬した状態で、２個の１層極部３の
端子を交流電源に接続し、端子間に１００〜６００ｖの
電圧を印加する。これによりタンプッシュ５０に保持さ
れている溶湯を介してヒータ装置１の発熱体２の間で、
周波数６０）１ｚの電流を流す。電流畿はＯ〜８００Ａ
程度である。

このとき発熱体２の内層部２５および外層部２０はｔＦ
［に発熱する。したがってタンプッシュ５０内に保持さ
れた溶湯は、加熱されて約１〜３０℃界温し、温度調節
される。

この゛ようにタンデイシュ５０内で温度調整された溶油
は、タンデイシュ５０の吐出口５０８から吐出され、水
冷鋳型５１で冷却固化され、さらに冷却スプレー帯５２
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５３で下方に引張られる。その後は切断機に
より所定の良さに切断される。

本適用例では、ヒータ装置１の発熱体２の発熱量でタン
デイシュ５０内の溶渇を加熱するため、従来より提供さ
れているタンデイシュ５０内に保持されている溶湯自体
に直接Ｗｉ流を流して溶湯自体に発生したジュール熱で
酒漬を発熱させる場合に比較して、必要とする電流量は
小であり、したがってその電気的制御６行ない易く、電
気設備も小型化し得、従って既存の電気設備を有効に使
用し得る。

上記のように本適用例では、ヒータ装Ｗ１１でタンプッ
シュ５０内に保持した溶渇を加熱して溶渇の温度調整で
きるので、タンプッシュ５０に保持した溶湯の温度を適
切な値に維持することができ、連続鋳造方法で製造した
ブルーム、ビレットなどの製品の品質を向上するのに有
利である。

［発明の効果１ 本発明にかがるヒータ装置によれば、発熱体で金属酒漬
等の被加熱物を加熱することができ、したがって金属酒
漬等の被加熱物の潟ｆＩＫ調整を行なうことができる。

特に、発熱体が外層部と内層部とで形成されているので
、金属溶濶や空気等に接触しない、内層部を形成づる発
熱材料の種類、その配合割合の選択の自由度を増し得る
。

更に本発明にがかるヒータ装置によれば、内層部を外層
部より発熱量、性の小さい発熱材料で形成した場合には
、発熱体の内部の「熱たまり」を抑えるのに有利である
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明にかかる第１実施例を示し、第
１図は発熱体の断面図、第２図はヒータ装置の断面図で
ある。第３図は充填層付近の拡大断面図、第４図はヒー
タ装置６と溶湯との間で通電している状態の概略断面図
である。 第５図Ｊ３よび第６図は本発明にかかる第２実施例を示
し、第５図は発熱体の断面図、第６図ｔよヒータ′！装
置の断面図である。 第７図（１Ｌ連続鋳造方法で使用する装置の概略断面図
である。第８図、第９図は導電材料の使用温度と固自抵
抗との関係を示すグラフである。 図中、１はヒータ装置、２は発熱体、３は棒状電極部、
２０は外層部、２００は基端部、２１０は中央部、２２
０は先端部、２５は内層部、２５０は基端部、２６０は
中央部、２７０は先端部を示す。 特許出願人　　　愛知ＴｙＪ鋼株式会社同　　　　　　
東京窯業株式会社 代理人　　　　弁理士　大川　宏 ！Ｊｂｔ） 第１図 第２図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）発熱材料を基材とし所要の発熱特性をもつ外層部
   と前記外層部と異なる発熱特性をもつ少なくとも１層の
   内層部とで形成された発熱体と、前記発熱体に通電する
   電極部とで構成されているヒータ装置。