JPH012767A - 加熱部をもつ金属溶湯容器 - Google Patents

加熱部をもつ金属溶湯容器

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JPH012767A
JPH012767A JP62-156279A JP15627987A JPH012767A JP H012767 A JPH012767 A JP H012767A JP 15627987 A JP15627987 A JP 15627987A JP H012767 A JPH012767 A JP H012767A
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洋一 水谷
新見 嘉浩
原田 郁男
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愛知製鋼株式会社
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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] 本発明は鉄鋼などの高温の金属溶)qを保持するととも
に、そのfL属溶潟を加熱する111+熱甜をもつ金属
溶湯容器に関する。
本発明にかかる加熱部をもつ金属溶湯容器は、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叫溶潟
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] 金+LIKの溶解工jさなどでは、In解した溶:9を
次工稈で2!l埋するまでの間、容器本体内に保持して
J3くことがある。しかし容器本体内の溶湯は冷める問
題がある。例えば、連f: vt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
デッシュに1次的にうけ、タンデッシュの吐出口から溶
湯を水冷詩聖に注入して冷却固化し、スプレー帯による
2次冷却の侵、冷却固化した部分をピンドロールで引張
り、所定の艮ざに切断し、これによりスラブやビレット
などを製)口している。上記した連続U遣方法では、分
塊圧延法に比較して製造される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息行なわれて
いる。
ところで、連続鋳造方法では、鉄鋼の溶湯をタンデッシ
ュに1次的に受ける関係上、タンデッシュ内で鉄鋼の溶
;易の温度が低下しがちであった。
特に連続鋳造する際、鋳造初期に比較して鋳造末期では
溶湯の温度が数〜数10℃程度低下する。
ここで、水冷鋳11:に注入7る金属溶湯の注入濡1a
は、数〜数10℃程度の変動であ−)でも、’F! :
告される製品の品質に相当影響を与える。そのためタン
デッシュ内で鉄鋼の溶湯の温度が低下することは、畠質
管理上好まし、くない。
そこで、近年、タンデッシュ内で鉄鋼の溶湯の温度を調
整するべく、タンデッシュ内の溶湯に電極を浸漬し、タ
ンデッシュ内の溶湯自体に電流を直接流してジ」−発熱
で溶湯自体を発熱さぜる装置が提供されている。しかし
、この場合に(、L)容SM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。またタンデッシ
ュ内の金属溶湯を誘導加熱する装置も提供されている。
またクンプッシュの上方にプラズマトーチを設置して、
タンデッシュ内の金属溶湯をプラズマ加熱づる装置も提
供されている。
[発明が解決しにうとする問題点] 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、導電性セラミックス製の発熱体を発熱させるこ
とにより、容器本体に保持している金属溶湯を加熱する
加熱部をもつ金属溶湯容器を1聞(;(するにある。
[問題点を解決するための手段] 本発明にかかる加熱部をもつ金JI?i溶澹容器は、金
属溶湯を保持する容器本体と、容器本体に保持される金
属溶湯に浸漬され内部に電極部と電極部を覆う導電性セ
ラミックス製の発熱体とからなる少なくとも1個のヒー
タ装置とを有し、電極部と金属溶湯との間に電圧を印加
し発熱体に通電して発熱させる構成としたことを特徴と
するものである。ヒータ装置の数は適宜設定するが、1
本でも、2本でも、それ以−[でもよい。
′I!#電性セラミックスとしては具体的に、ジルコニ
ア(ZrOz)、ジルコニアとマグネシアの混合体、炭
化けい素(S i C) 、ランタンク【コメート(L
flCr03)、クイ化モリブデン(MoSi2)、窒
化チタニウム(T i N) 、炭化チタニウム(T 
i C)等を主成分としたものを使用することができる
。ただし、上記導電性セラミックス材r1の中から金属
溶湯の加熱温度、ヒータ装置の使用場所の酸性、還元性
などの雰囲気、セラミックスの耐熱性、セラミックスの
高温における耐衝撃(J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(Mg
O)、酸化イツトリウム(MgO3)、酸化イッテルビ
ウム(Yb20i)、M化スカンジウム(SC203)
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、発熱体の歪みを抑制することができる。発熱体を形
成づる導電性セラミックス材料は、温度が変化しても発
熱体の抵抗値曝4を変化しないか、あるいは、抵抗値が
増大づる正性を示すことが望ましい。このように温度が
上昇すると、導電性廿うミックスの抵抗値が増大プる正
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、?3 ?i8
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。も
し、導電性セラミックスは、温度が上界すると抵抗値が
低下する負性を6つ場合には、発熱体に高温部が生じた
場合に、その?3温部は抵抗値が低くなる。そのため、
高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。
発熱体の全抵抗R(Ω)は、導電性セラミックスの固有
抵抗値ρ(Ωcm)と発熱体の肉厚t(cm)と発熱体
の面積S (Cm2 )とに彰費され、したがってその
形状と肉厚などに影響され、R=(ρ・t ) /Sと
なる。導電性セラミックスは、その固有抵抗値ρが1〜
5X103 (Ωcm)程度のものを採用することがで
きる。
なお、発熱体の固有抵抗値は導電性セラミックスに非導
電性セラミックスを配合し、配合割合を創Iることによ
り変えることができる。
発熱体は、導電性セラミックスの粉末を所定形状に成形
した侵、又は導電性セラミックスの粉末と非導電性セラ
ミックスの粉末とのWi合t5)末を所定形状に成形し
た後、所定温度に加熱して焼結ザることにJ:り形成さ
れる。例えば、セラミックスの粉末をボールミル、振動
ミルなどで充分に粉砕、混合してIiI料はラミックス
粉末を調整する。そして、その原石ヒラミックス粉末を
加圧成形して圧密体を形成づる。その模、必要な場合に
は乾燥工程を行ない、高温に加熱して焼結する。加1F
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。焼結は、
非酸化性霧m1気、不活性雰tm気または高貞空下′c
11なつとよい。
電14部μ、金属溶湯の熱で溶融しないように溶融湯j
腹が金属溶湯の温度よりも高いことが必要である。また
、電(木部は、できるだけ熱伝達率が大きい方が望まし
い。そのため電極部は炭素で形成することが望ましい。
また電気抵抗の小さい導電性セラミックスを電極部とし
て使用することらできる。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tVFである。
ヒータ装置は、後述の実施例に示すように、板状の電極
部と、電極部を被覆する層状または板状の発熱体とから
形成することができる。また、ヒータ装置は、棒状の電
極部と、電極部を被覆する発熱体とから形成することが
できる。また、ヒータ装置は、板状の電極部と、電極部
を両側から被Tlる#l所而面形状の発熱体とから形成
することができる。
(2お、本発明にかかる金属溶湯容器では、容器本体に
保持した企属溶湧の貯溜聞を検出するγ線しベルム1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することもで
きる。このようにずれば、容器本体に保持されている金
属溶湯の変a吊に応じて発熱体へ流す電流ffi e 
Ll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] 本発明にかかる加熱部をもつ金属溶湯容器を鉄鋼の連続
錆造方法で使用するタンブツシュ装置に適用した第1実
施1例について説明する。
まず、連続vi)聞方法で使用する連続vi造装置につ
いで説明する。この連続vt造M冒は、第5図に示すよ
うに、鉄鋼溶湯を保持する容器本体としてのタンデッシ
ュ1と、タンデッシュ1よりも下方に配置された水冷1
g 望2と、二次冷却スプレー帯3と、ピンチロール4
と、整直【]−ル5とC構成されている6なお、−タン
デッシュ1は、溶、易を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
タ装置9を2図に示す。第1のヒータ装置6は、ジルコ
ニアとマグネシアを主成分とする層状発熱体7と、層状
発熱体7に接触している炭素で形成された板状電極部8
とで構成されている。
ここで、層状発熱体7は、中文1が100程度、長さ5
!2が1m程度、肉厚t1が5 c m程度である。
面状電極部8は、アルミナからなる絶縁体7o、絶縁体
71で区切られ、′?fi極体72、電1金体73、電
極体74とに三分割されでいる。電極体72、M棒体7
3、電極体74には人々、端子75.76.77が突出
している。
第2のヒータ′装置9は、第1のヒータv装置6と略同
−の構成て・あり、ジルコニアとマグネシアを主成分と
する層状発熱体10と、層状発熱体10に接触している
炭素で形成された板状電極部11とで構成されている。
ここで、層状発熱体10は、巾が1m程度、長さが1m
pi!度、肉厚が5cm桿度である。板状電極部11は
、絶縁体1101絶縁体111で区切られ、電極体11
2、電極体113、電極体114とに三分割されている
。電極体112、電(4体113、電極体114には人
々、端子115.1]6.117が突出している。なお
、板状電極部8、板状電極部11のうち、V4状発光熱
7、層状発熱体10に接触していない部分には、電気絶
縁材料としてのアルミナとマグネシアの混合体からなる
絶縁膜8a、11a/fiyI↑されている。
次に連続鋳造する際について説明プる。まず、第1図に
示すように第1のヒータ装置6において、端子75と端
子77とを交流電源に接続して、層状発熱体7を介して
電極体72と電極体74との間で100〜600△の電
流を流し、これにより発熱体7を発熱し、もって発熱体
7を予熱する。
同様に、第2のヒータ装置9において、端子115と端
子117とを交流?!2澱に接続して、層状発熱体10
を介して電極体112と電極体114との四で100〜
600Aの電流を流し、これにより発熱体10を発熱し
、もって発熱体10を予熱する。
このようにヒータ装置6およびヒータ装置9を予熱した
状態で、とりべ30から移されてクンディジ:11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Ff 9を浸漬する
。浸漬した状態の平面図を第6図に示す。第6図に示す
ようにタンデッシュ1の長手方向にそってヒータ装置6
おにびヒータ装置F? 9は互いに略平行となるように
クンプッシュ1内に配置づる。この場合には、とりべか
ら移された溶湯は第6図に示すように吐出口10に向け
て矢印X方向に流がれるので、流れる溶湯はヒータ装置
Q6およびヒータ装置9に直接には当らず、そのため、
ヒータ装置6および9の損傷を極力防止することができ
る。
第7図に示すように吐出口10に向けて矢印X方向へ流
れる溶湯がヒータ装置6に直接当るように、ヒータV装
置6J3よびヒータ装置9を略平行に配置することもで
きる。このようにすれば、I11出口10に向けて流れ
る溶場が直接ヒータ装f!16にソするので、タンデッ
シュ1内の溶湯を加熱する効果を向上させるに有利とな
る。なお、第7図に示ザ場合には、ヒータ装置6の下部
とタンプツシ11の底壁との問を、とりべから移された
訓旧よ吐出口10aに向(プて流れるものである。
前記のように溶湯を浸漬する前にヒータ装置6および9
を予熱寸れば、発熱体7および発熱体10の急熱を防止
できる。よって層状発熱体7および苦状発熱1410に
亀裂が生じることを極力抑ルリすることができる。又、
上記した予熱により、ジルコニアを主成分とする発熱体
763よび発熱体10の41性を確保できる。なお発熱
体7 Jよび発熱体10に亀裂が生じた場合には、金a
溶湯と板状電極部8、板状電極部11とが直接に導通し
、発熱体7 J3よびR熱体10の発熱体が小さくなり
、ヒータ装置6および9を有効に利用できない。
上記のようにヒータ装置6および9を浸漬した状態で、
第2図に示tにうに端子76と端子116とを交流電源
に接続し、端子76と端子11Gとの間に100〜60
0Vの電圧を印加する。これによりタンデッシュ1に保
持されている’IFJ7Qを介してヒータ装置6の層状
発熱体7とヒータ装置9の層状発熱体10との間でTi
流を流す。電流品は200〜400△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tS温に発熱する。したがってクンプッシュ1内に
保持された溶湯は、加熱されて約1〜30℃W iWし
、温度調節される。
本実施例では、ヒータ装WI16の発熱体7、ヒータ装
置9の発熱体10の発熱量で溶湯を7J11 @するた
め、従来より提供されている溶湯自体にt「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、必要とする電流量は小であり、したが
ってその電気的制御も行ない易い。
また本実施例では、発熱体7および発熱体10は層状の
ため表面積が大きくつまり放熱面積を大きくでき、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 J3よび発熱体1
0の熱による亀裂、破jC3の抑制に有利である。故に
本実FAi例ではQp!A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10
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。
第3図は発熱体7および10の断面におtJる温度分布
を模式的に示す。第3図に示すように、発熱体7および
10では、電極部8.11側の部位で最高温度(Tma
x)となり、電極部8.11に接触する面A、溶溶湯接
触する而Bに向かうにつれて次第に温度が低下する。こ
の場合、発熱体7おJ、び10の溶融を防止すべく、最
高温度(Tm a x )を、5Z熱体7.10を形成
する導電性セラミックスの溶融温度よりも低く設定する
必要がある。
上記したようにタンデイシュ1内で温度調整された溶8
.lG、t、タンデイシュ1の吐出口10aから吐出さ
れ、鋳型2で冷IJ+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l!24ユ切断機により所定の良さに切断される。
上記のように本実施例では、ヒータ装置6およびヒータ
装置9でタンデッシュ1内に保持した溶湯を加熱して溶
湯の温度調整できるので、タンデッシュ1に保持した溶
湯の温度を適切に値に確保することができ、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
上するに有利である。
上i+j L/た実施例では発熱体7.10は、面積が
1m2、ノブみが5cmであったが、層状発熱体7.1
0は、面積が1m2、厚みが1cmと薄型化することも
できる。薄型化した場合には、発熱体7.10に熱がこ
もることを抑制できるものの、金属溶湯の温度が高温で
あると、溶湯の熱により溶損しやすく、寿命が短か(な
る。そのため、溶損を抑えるべく、発熱体7は、面積が
1m2、厚みが3cmとすることもできる。さらに層状
発熱体7は、面積が31、第2、厚みが5cmとするこ
ともできる。
なお、ヒータ装置6.9が7i9τ1で板状のため、タ
ンデッシュ1の容積が小型の場合では、第7図に示づよ
うに、ヒータ装置6をタンプツシ11の内壁に接触させ
て保持しなければならず、タンデッシュ1側への伝熱ロ
スが生じやすい。
(第2実施例) 本発明の第2実施例について第8図、第9図(A)(B
)(C)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ブツシュ菰;6に適用したものであ
る。本実施例で使用するヒータ装置12は、第1実施例
の場合と同様に、容器本体としてのタンデッシュ1に保
持された溶湯に浸漬されるものである。このヒータ装置
i’?12は、炭素から形成した電極部13と、電極部
13の厚み方向の両面に被覆されたジルコニアとマグネ
シアとを主成分とした発熱体14とで形成されている。
第9図に示すように第2実施例にかかる発熱体14は、
その高さhが50cmF!1度、長辺文3が85cm程
度、短辺14が60cm!1度である。
第2大施例にかかる発熱体14は、放熱面積を確保しつ
つ、発熱体14の強度を確保することができる。放熱面
積を確保できるので、熱のこちりを抑制し発熱体14の
内部温度を低くしつつ、溶Nへの伝熱量を確保すること
ができる。
さらに、第8図に示すように、とりぺからタンデッシュ
1内に移され吐出l]10に向かう溶湯が直接ヒータ装
置12に当たるように、ヒータ装置12を配置すること
ができるので、そのぶんヒータ装置12から溶湯への伝
熱効率を向上させることができる。
しかbタンデッシュ1の容積が小型の場合であってら、
タンデッシュ1の内9にヒータ装置12を接触さけずと
もよいので、ヒータ装置!?12の熱がタンデッシュ1
側へ伝熱されることを1111制でき、伝熱ロスを少な
くしうる。
この実施例の場合にも、電極部13の表面のうら、発熱
体14に接触しない部位には、アルミナと7グネシアと
の混合体からなる絶縁膜が被覆されている。
(第3実施例) 本発明の第3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方法に使用するタンデッ
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15は″fi極部16どTi極部16に被覆された
発熱体17とで形成されている。そして、容器本体とし
てのタンデッシュ1の底壁には、1個のヒータ装′f!
t15の両側に位ηするように、堰1a1堰1bが形成
されている。堰1a、jli1bは、ヒータ装置15で
加熱された溶湯に対流を発生させやすくし、これにより
溶湯中の不純物を浮上さゼやずくするものである。
(第4実施例) 本発明の第4実施例について第11図を参照して説明覆
る。本実施例ら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。
本実施例で使用するヒータ装置18は、棒状の炭ズ1装
の、U極部19と、キャップタイプのR熱体20とで形
成されている。ヒータ装置21は、棒状の炭素製の電極
部22と、キャップタイプの発熱体23とで形成されて
いる。発熱体20.23はキャップタイプであり、その
内周部にめねじが形成されてJタリ、電極部19.22
の先端のおねじ部にねしこむことにより取着されている
。この場合にも、電+4j部19.22の表面のうち、
発熱体20.23に1と触しない部位には、アルミナと
7グネシアの混合体からなる絶縁膜が?Ii覆されてい
る。
[発明の効!J!] 本発明にかかる加熱部をもつ金属溜)9容器によれば、
容器本体に保持されている金属溶湯を導電性セラミック
スの発熱で加熱することができ、したがって金属溶湯の
温度調整を行なうことができる。したがっC本発明にか
かる加熱部をもつ金属溶湯容器を、連続&I造法で使用
されるタンデッシュ装置に適用した場合には、連続鋳造
法で製造した製品の品質を向上させることができる。
【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図は第1実施例のP然している状態を
示す第1ヒータ装置の斜視図、第2図は第1ヒータ装置
と第2ヒータ装置との間で通電している状態の概略斜視
図であり、第3図は発熱体の断面における温度分布を模
式的に示すグラフであり、第4図は溶湯にヒータ装置を
浸漬している状態の概略面図であり、第5図は連続鋳造
方法で使用する装置の概略断面図、第6図は溶湯にヒー
タ装置を浸漬している状態の平面図、第7図はヒータ装
置を溶湯に浸漬してしいる状態の平面図である。 第8図及び第9図(A)(B)(C)は本発明にかかる
金属溶湯容器の第2実施例を示し、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り、第9図(A
>はヒータ装置の横断面図、第9図(13)はヒータ装
置の側面図、第9図(C)はヒータ装置の斜視図である
。 第10図は本発明にかかる金属溶湯容器の第3実施例を
示し、ヒータ装置を溶湯に浸漬し°Cいる状態の要部の
概略断面図である。 第11図は本発明にがかる金属溶湯容器の第4実施例を
示し、ヒータ装置を溶湯に浸漬している状態の戦略断面
図である。 図中、1はタンデッシュ(容器本体)、6は第1のヒー
タ装置、7は層状発熱体、8は板状の電極部、9は第2
のヒータ装置、10は層状発熱体、11は板状電極部、
12はヒータ装置、13は電極部、14は発熱体、15
はヒータ装置、18はヒータ装置、19は電極部、20
は発熱体、21はヒータ装置、22は電極部、23は発
熱体を示す。 特り′F出願人   愛知製鋼株式会社代理人    
弁理士 大川 宏 第1図    第2図 第4図 第5図 第6図    第7図 第11図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属溶湯を保持する容器本体と、該容器本体に保
    持される金属溶湯に浸漬され内部に電極部と該電極部を
    覆う導電性セラミックス製の発熱体とからなる少なくと
    も1個のヒータ装置とを有し、該電極部と該金属溶湯と
    の間に電圧を印加し該発熱体に通電して発熱させる構成
    としたことを特徴とする加熱部をもつ金属溶湯容器。
  2. (2)ヒータ装置は板状の電極部と該電極部を被覆する
    層状または板状の発熱体とからなる特許請求の範囲第1
    項記載の加熱部をもつ金属溶湯容器。
  3. (3)ヒータ装置は棒状の電極部と該電極部を被覆する
    発熱体とからなる特許請求の範囲第1項記載の加熱部を
    もつ金属溶湯容器。
  4. (4)ヒータ装置は板状の電極部と該電極部を厚み方向
    の両側から被覆する発熱体とからなる特許請求の範囲第
    1項記載の加熱部をもつ金属溶湯容器。
  5. (5)電極部は炭素又は炭化珪素で形成されている特許
    請求の範囲第1項記載の加熱部をもつ金属溶湯容器。
  6. (6)容器本体は、連続鋳造法に使用されるタンデッシ
    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項記載の加熱部をもつ金属溶湯容器。
JP15627987A 1987-06-23 1987-06-23 加熱部をもつ金属溶湯容器 Expired - Lifetime JPH07106438B2 (ja)

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