JPH05194040A - セラミツク成形品を誘導加熱する方法 - Google Patents

セラミツク成形品を誘導加熱する方法

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JPH05194040A
JPH05194040A JP4245410A JP24541092A JPH05194040A JP H05194040 A JPH05194040 A JP H05194040A JP 4245410 A JP4245410 A JP 4245410A JP 24541092 A JP24541092 A JP 24541092A JP H05194040 A JPH05194040 A JP H05194040A
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heating
carbon
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temperature
skin
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Raimund Brueckner
ライムント・ブリユツクネル
Ullrich Hintzen
ウルリヒ・ヒンツエン
Ernst Luehrsen
エルンスト・リユールゼン
Hans Rothfuss
ハンス・ロートフス
Albert Ott
アルベルト・オツト
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Didier Werke AG
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    • B22D41/50—Pouring-nozzles
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    • Y10S425/013—Electric heat

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セラミツク成形品を誘導加熱する方法を改善
して，本来の成形品とは異なる化学組成を持つ，特別の
導電性挿入片を使用することが回避されかつ成形された
セラミツク材料の実際上すべての部分における均一な加
熱が達成される、成形されたセラミツク材料に一般的に
適用されるようにすることである。 【構成】 セラミツク成形品を誘導加熱する方法におい
て，成形品が所望の温度に誘導加熱される。本発明によ
る方法では，周囲温度で，誘導エネルギーとの結合を可
能にする，均一に分布された炭素骨組を持つ成形品が使
用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，成形品が所望の温度に
誘導加熱される，セラミツク成形品を加熱する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第３４３５９９２号明細書か
ら，溶融金属との接触前に誘導加熱される，溶融金属又
は普通鋼の連続鋳造用出湯スリーブは既に公知である。
米国特許第３４３５９９２号明細書に記載された出湯ス
リーブは，はぼ非導電性の耐火材料から成形された出湯
スリーブ内の導電性挿入片を持つている。出湯スリーブ
を包囲しかつこの出湯スリーブに対してほぼ同軸的に配
置されている誘導コイルによつて，なるべく黒鉛部分か
ら成る導電性挿入片は３ないし５０ｋＨｚの範囲の適切
な周波数の電流で加熱され得るが，しかしその際，先ず
導電性挿入片だけが誘導エネルギーを吸取しかつこの際
加熱され，その際，発生された熱は熱伝導により，耐火
材料から形成された出湯スリーブへ伝達される。
【０００３】しかしこのような出湯スリーブは，この出
湯スリーブと異なる厚さ及び異なる長さを持つ，分離さ
れた導電性挿入片を使用しているにすぎず，熱発生が非
常に異なる。更に，耐火材料の加熱は誘導的に行われ
ず，導電性挿入片の熱伝導によつてのみ行われるという
ことが付け加わる。従つて一層速やかな加熱の際に，耐
火材料に熱による亀裂が生ずることを考慮に入れなけれ
ばならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は，本来
の成形品とは異なる化学組成を持つ，特別の導電性挿入
片を使用することが回避されかつ成形されたセラミツク
材料の実際上すべての部分における均一な加熱が達成さ
れる、成形されたセラミツク材料に一般的に適用され
る，冒頭に述べたような力法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば，周囲温度で，誘導エネルギーとの結合を可能にす
る，均一に分布された炭素骨組を持つ成形品が使用され
ることによつて解決される。
【０００６】本発明による方法の有利な実施例は，請求
項２ないし１１に記載されている。成形されたセラミツ
ク材料，即ち成形品，特に冶金容器用の出湯スリーブ，
特に浸漬出湯口及び耐火材料製の摺動板は，専門分野に
おいて良く知られている耐火成形体である。これらの耐
火成形体は，使用の際に高い熱応力及び機階応力を受け
る。例えば出湯スリーブ又は浸漬出湯口は，使用の際に
それらを通つて流れる金属の溶融温度に加熱され，そし
て比較的高い速度で貫流する金属溶湯により，溶融金属
と接触する表面の激しい腐食が起こる。更に，このよう
な出湯スリーブを運転開始前に十分に高い温度に加熱
し，それによつてこれらの出湯スリーブが熱衝撃により
割れないようにかつ出湯の際に金属が出湯スリーブの非
加熱表面における冷却により凝固し，それによつて出湯
スリーブの流通口を完全に閉鎖し又は流通口の断面を著
しい縮小させることがないようにすることが必要であ
る。従つて通常適用される従来技術によれば，浸漬出湯
口は使用前にガスの炎によつて予熱される。しかしこの
ような加熱は一層長い時間，例えば３０分間までかつ出
湯障害の際はもつと長く継続するので，保護するうわ薬
の焼失が起こることを考慮に入れなければならない。
【０００７】このような均一な誘導加熱が，米国特許第
３４３５９９２号明細書におけるように，導電性挿入片
付き出湯スリーブにおいて，適切な周披数で作動され
る，適切なやり方で取り付けられた誘導コイルとの誘導
桔合を可能にする，出湯スリーブが均一に分布された炭
素骨組を持つ限り，これらの出湯スリーブが均一な耐火
材料から形成されている場合に，可能であるのみなら
ず，このことが他のセラミツク成形品，特に耐火成形
品，についても，これらの成形品が，誘導結合を可能に
する，均一に分布された炭素骨組を持つ限り，適用され
ることが分かつたことは驚くべきことである。
【０００８】このような炭素骨組を形成するには，コー
クス化の際に成形品内の炭素骨組を供給する５ないし９
０重量％，なるべく５ないし４０重量％だけの結合剤又
は添加剤が出発混合物の中に含まれていれば十分であ
る。
【０００９】本発明による方法に使用された誘導子はそ
れ自体公知である。これらの誘導子は通常，コイル状に
巻き付けられた銅管から成り，この銅管の内部に冷却の
ために水が貫流し，この銅管は通常，０．１ないし３０
００ｋＨｚの周波数，なるべく１ないし２０ｋＨｚの周
波数，特に２ないし１５ｋＨｚの周波数を持つ交流を供
給される。しかし薄い肉厚又は薄い結合層又は多孔性の
導電材料においては，１００ｋＨｚ以上の周披数も適す
ることが実証された。
【００１０】本発明による方法では，通常のやり方で製
造された成形品，特に出湯スリーブ又は浸漬出湯口を用
いることができ，これらは，耐火材料として通常，酸化
アルミニウム又は二酸化珪素又は二酸化ジルコニウム又
は酸化マグネシウム又は場合によつてはこれらの耐火酸
化物の２つ又はそれ以上の混合物も含有しており，更に
通常，耐火酸化物及び黒鉛から成る全組成に関して３０
重量％までの黒鉛，特に片状黒鉛を含有している。
【００１１】このような成形品，例えば浸漬出湯口，
が，一層高い温度，なるべく４００ないし１０００℃，
特に７５０℃ないし８５０℃への加熱の際に炭素骨組を
形成する結合剤を使用して製造された場合は，誘導コイ
ルの作動の際に十分速やかな加熱により十分良好な誘導
結合が行われる。この誘導コイルは十分な出力を出すよ
うに設計されなければならないことはもちろんである。
【００１２】製造の際に黒鉛を含有する出発混合物が使
用された成形品が使用される場合は，特に良好な誘導結
合が得られ，この場合，前述の炭素骨組が成形品内に形
成されなければならないことはもちろんである。実験に
より，成形品が例えば４０重量％までの黒鉛だけを含有
するが，しかし炭素骨組を持たない限り，誘導結合がで
きないことが明らかになつた。
【００１３】本発明により使用された成形品内の炭素骨
組は，例えば合成樹脂，タール又はピツチ又はこれらか
ら成る混合物のコークス化，即ち成形品の製造の際に使
用可能な結合剤のコークス化により形成され得る。炭素
骨組は，合成樹脂，タール又はピツチの誘導体又は変性
体のコークス化によつても形成され得る。フエノール樹
脂を結合剤として使用する場合は通常，更に硬化触媒，
例えばヘキサメチレンテトラミンが使用される。
【００１４】炭素骨組が，硬化剤としてのヘキサメチレ
ンテトラミンを使用してノボラツクから製造された結合
剤のコークス化により製造された場合は，特に有利であ
ることが分かつた。ノボラツク及びヘキサメチレンテト
ラミンの他に更にフルフリルアルデヒドが結合剤混合物
の中に使用された場合は，特に良好な結果が得られた。
【００１５】このような成形品は耐火出発材料，場合に
よつては黒鉛，そして炭素骨組を形成できる結合剤の混
合により製造され，この結合剤は，成形品用の出発混合
物の製造の際に必要量の水が存在した場合に，１２０℃
ないし２０００℃の温度で，場合によつては乾燥過程を
前に置いて硬化され，続いてこれらの成形品はコークス
化のために適切な温度で，好ましくは４００℃ないし１
０００℃，なるべく７５０℃ないし１０００℃の温度で
温度調節される。
【００１６】成形品，特に浸漬出湯口を製造する場合，
通常，他の固体の１００重量部に関して２ないし６重量
部の樹脂，特にノボラツクのようなフエノール樹脂，が
使用され，この場合，フエノール樹脂は，従来の技術と
同じように固体状で粉末として使用される限り，ヘキサ
メチレンテトラミンのような硬化剤１０重量部まで含有
することができる。使用される耐火酸化物の量大粒度は
通常，１ｍｍである。
【００１７】
【実施例】浸漬出湯口の製造を以下に例として説明す
る。
【００１８】１ｍｍの最大粒度を持つ７５重量部のＡｌ
２０３，０．５ｍｍの最大粒度を持つ２０重量部のＳｉ
Ｏ２及び０．３ｍｍの最大粒度を持つ１５重量部の片状
黒鉛が，９０％のノボラツク樹脂と１０％のヘキサメチ
レンテトラミンとから成る粉末混合物４重量部と共に２
重量部のフルフラールの添加のもとに混合機で粒状化さ
れかつこれからプレスで長さ８００ｍｍ，内径４０ｍｍ
及び外径１２５ｍｍの大きさを持つ浸漬出湯口が成形さ
れた。１８０℃における乾燥及び硬化後に，成形体は８
００℃で５時間還元雰囲気において熱処理又は温度調節
され，その際，硬化した樹脂はコークス化した。
【００１９】この浸漬出湯口を，適切に寸法設定され
た，十分に性能の良い誘導コイルで難なく加熱すること
ができた。この場合，３００ｍｍの長さを持つこの浸漬
出湯口の一部は３ないし４分以内の時間白熱に加熱さ
れ，この場合，消費電力は誘導コイルの消費電力として
測定して３０ｋＷに相当した。周波数は１０ｋＨｚであ
つた。
【００２０】本発明による方法は，溶融金属との接触前
にスリーブ，出湯スリーブ，浸漬出湯口又はシヤドーパ
イプを加熱するのに特に適している。
【００２１】更に，本発明による加熱方法は，例えば摺
動板のセラミツク挿入片のため又は成形品の任意の熱処
理のために金属の出湯の際に使用される成形品，特に耐
火成形品を焼成するためにも適用され得ることが明らか
になつた。
【００２２】成形品の焼成のためにかつ特に製鋼所にお
ける適時の加熱のために，本発明による方法は，有利な
透過性を持つ耐火材料が使用され，その結果著しいエネ
ルギー変換が達成できる場合に，特に有利である。こう
して，管状耐火部材は約１０ｋＷ／ｄｍ３の消費電力で
約２ないし５分間で赤熱に加熱され得る。焼成された成
形品，例えばこのような摺動板，を製造する場合，成形
品の加熱を周囲温度から焼成温度まで行うのではなく，
５５０℃ないし８００℃の温度におけるコークス化によ
る適切な有機結合剤からの炭素骨組の形成後に，炭素骨
組の形成温度に又は形成温度より少し低い温度になつて
いる成形品は，適切に寸法設定された誘導コイルに直接
使用されかつ成形品の焼成温度まで，例えば７５０℃の
炭素骨組の形成温度から１４００℃の焼成温度まで加熱
され得る。
【００２３】成形品内の炭素骨組の形成にすぐ続いて行
われる，誘導子における更なる加熱のこのやり方は，成
形品の任意の他の熱処理にも適用され得る。
【００２４】別の変形例によれば，本発明による方法
は，生成形品，即ちまだコークス化されていない結合剤
を含有している成形品を加熱するためにも使用され得
る。生成形品内に含有されている結合剤から炭素骨組を
形成するために，先ず，生成形品の誘導加熱が，室温で
誘導的に結合し，通常，金属，例えば鉄，又は炭素繊維
から成り得る，成形品を包囲する外皮を使用して行われ
る。しかしこの外皮は，誘導結合を可能にする材料とし
て二珪化モリブデン又は再結晶化されたＳｉＣも含むこ
とができる。このような外皮を誘導加熱することがで
き，この外皮は対流又は放射によりその熱を生成形品の
反対側表面に放出するので，少なくとも成形品のこの表
面範囲，即ち縁範囲において結合剤が，結合のために十
分な，少なくともミリメートルの大きさの厚さを持つ炭
素骨組になるようにコークス化され得る。結合のために
十分な炭素骨組が形成されるとすぐ外皮は取り外されか
つ成形品は更に誘導加熱されるので，所望の温度までの
成形品の完全な加熱が行える。
【００２５】本発明による方法のこの変形例は同じ誘導
子で行われるのが有利であり，そのために外皮は適切な
加熱後に誘導子から取り外されさえすればよく，次いで
成形品の更なる加熱が行われる。外皮が，十分な厚さを
持つ成形品上に塗布された黒鉛又は炭素製の層から成る
場合，外皮は簡単に焼失され得る。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年８月５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】 このような炭素骨組を形成するには，コ
ークス化の際に成形品内の炭素骨組を供給する２ないし
１５重量％，なるべく３ないし１０重量％だけの結合剤
又は添加剤が出発混合物の中に含まれていれば十分であ
る。
フロントページの続き (72)発明者 ウルリヒ・ヒンツエン ドイツ連邦共和国タウヌスシユタイン−ヴ アツツハーン・ラーンシユトラーセ20 (72)発明者 エルンスト・リユールゼン ドイツ連邦共和国バート・シユヴアルバツ ハ・ダンツイゲル・シユトラーセ５ (72)発明者 ハンス・ロートフス ドイツ連邦共和国タウヌスシユタイン・シ ヤイデルタールシユトラーセ36ツエー (72)発明者 アルベルト・オツト ドイツ連邦共和国ヴアルデムスーヴユース テムス・アウフ・デル・ライ１ツエー

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 成形品が所望の温度に誘導加熱される，
    セラミツク成形品を加熱する方法において，周囲温度
    で，誘導エネルギーとの結合を可能にする，均一に分布
    された炭素骨組を持つ成形品が使用されることを特徴と
    する，セラミツク成形品を加熱する方法。
  2. 【請求項２】 ４００℃ないし１０００℃における有機
    結合剤のコークス化により形成された炭素骨組を持つ成
    形品が使用されることを待徴とする，請求項１に記載の
    方法。
  3. 【請求項３】 ５ないし９０重量％，なるべく５ないし
    ４０重量％の黒鉛又は微粒状炭素を含有する出発混合物
    から製造された成形品が使用されることを特徴とする，
    請求項１及び２のうち１つに記載の方法。
  4. 【請求項４】 合成樹脂又はピツチ又はタール又はこれ
    らの誘導体又は変性体により形成された炭素骨組を持つ
    成形品が使用されることを特徴とする，請求項１ないし
    ３のうち１つに記載の方法。
  5. 【請求項５】 フエノール樹脂のコークス化により形成
    された炭素骨組を持つ成形品が使用されることを特徴と
    する，請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 セラミツク材料として酸化アルミニウム
    又は酸化マグネシウム又は二酸化珪素又は二酸化ジルコ
    ニウムを含む成形品が使用されることを特徴とする，請
    求項１ないし５のうち１つに記載の方法。
  7. 【請求項７】 成形品の１ｄｍ３当たり５ｋＷないし１
    ５ｋＷ，なるべく成形品の１ｄｍ３当たり１０ｋＷ，の
    エネルギー変換を示す成形品が使用されることを特徴と
    する，請求項１ないし６のうち１つに記載の方法。
  8. 【請求項８】 誘導加熱が，２ないし１５ｋＨｚの周波
    数又は１００ｋＨｚより大きい周波数で行われることを
    特徴とする，請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 栓，スリーブ，出湯口，浸漬出湯口又は
    シヤドーパイプの加熱に直接，即ち，製鋼所において現
    場で溶融金属との接触前に又は接触中に適用されること
    を特徴とする，請求項１ないし８のうち１つに記載の方
    法。
  10. 【請求項１０】 成形品の焼成のために適用されること
    を特徴とする，請求項１ないし８のうち１つに記載の方
    法。
  11. 【請求項１１】 溶融鋼と接触する，栓，スリーブ，浸
    漬出湯口又は摺動板のような摩耗部材の焼成のために適
    用されることを特徴とする，請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 成形品の加熱が炭素骨組の形成に続い
    て炭素骨組の形成温度から一層高い温度，特に焼成温
    度，まで誘導的に行われることを特徴とする，請求項１
    に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 炭素骨組の形成までの生成形品の加熱
    が，室温で誘導的に結合しかつ成形品を包囲する外皮の
    誘導加熱により行われ，この外皮が対流又は放射により
    少なくとも成形品の縁範囲において結合剤を炭素骨組に
    なるようにコークス化して，外皮の取外し後に成形品が
    誘導的に結合しかつ完全に所望の温度まで加熱されるこ
    とを特徴とする，請求項１に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 外皮及び成形品が順次に同じ誘導子で
    誘導加熱されることを特徴とする，請求項１３に記載の
    方法。
  15. 【請求項１５】 外皮が金属製であり又は炭素繊維から
    構成され又は二珪化モリブデン又は再結晶化された炭化
    珪素を含んでいることを特徴とする，請求項１３及び１
    ４のうち１つに記載の方法。
  16. 【請求項１６】 外皮が，成形品上に焼きつけられた，
    黒鉛又は炭素を主成分とする層であり，この層が，酸化
    雰囲気において焼失可能であることを特徴とする，請求
    項１３及び１４のうち１つに記載の方法。
JP4245410A 1991-08-05 1992-07-31 セラミツク成形品を誘導加熱する方法 Pending JPH05194040A (ja)

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EP (1) EP0526718B1 (ja)
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CN (1) CN1074958C (ja)
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