JPH11226725A - 溶鋼の加熱方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶鋼に通電して発生するジュール熱で溶鋼を
加熱する際に、電極による溶鋼成分の汚染がなく、且つ
長時間加熱することが可能な加熱方法及びその装置を確
立する。 【解決手段】 本発明による加熱方法は、溶鋼１１と反
応しない溶融金属３を溶鋼と接触させて配置し、この溶
融金属を介して溶鋼に電流を流して溶鋼中にジュール熱
を発生させ、発生するジュール熱にて溶鋼を加熱する。
又、本発明による加熱装置は、溶鋼１１と反応しない溶
融金属３と、この溶融金属を保持する溶融金属保持容器
２と、高融点耐熱金属、黒鉛、及び炭素を含有する導電
性セラミックスの内の１種からなり、前記溶融金属と接
触する固体導電体４と、この固体導電体と接続する給電
ケーブル６と、給電ケーブルに接続する電源とを具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、取鍋やタンディッ
シュ内等の容器中の溶鋼を効率良く加熱することができ
る加熱方法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】取鍋内で溶鋼を保持して次工程を待機し
たり、又、溶鋼中の酸化物を浮上させるため、連続鋳造
の鋳造開始時にタンディッシュ内で所定量の溶鋼を溜め
置きする場合、溶鋼温度が低下して取鍋内への地金付着
やタンディッシュノズルの閉塞等の操業トラブルが発生
する。そのため、取鍋内やタンディッシュ内で溶鋼を加
熱する方法が多数提案されている。

【０００３】例えば、特開平３−４２１５９号公報に
は、プラズマトーチと溶鋼との間でプラズマアークを発
生させてプラズマ加熱する方法が開示され、特開昭６２
−２７０２５９号公報には、タンディッシュの側面にタ
ンディッシュの内部と通じて溶鋼を収納するチャンネル
を設け、チャンネル内の溶鋼を誘導加熱コイルにより誘
導加熱する方法が開示され、特開平２−１６０１５０号
公報には、通電することで発熱するセラミックス製の発
熱体を溶鋼中に浸漬させて溶鋼を加熱する方法が開示さ
れ、又、特開昭６１−１５０７５８号公報には、高融点
金属酸化物と黒鉛若しくはカーボランダムとの混合体よ
りなる電極をタンディッシュの側壁を貫通して設け、こ
の電極をタンディッシュ内溶鋼に浸漬させて溶鋼に通電
し、溶鋼中で発生するジュール熱により溶鋼を直接加熱
する方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラズ
マ加熱や誘導加熱では着熱効率が低く、且つ設備が一般
的に大型化するため、良い加熱方法とはいえない。又、
連続鋳造では浸漬ノズルの閉塞防止対策として、局部加
熱の必要性が生じることがあるが、プラズマ加熱や誘導
加熱では加熱装置の構造上、局部加熱は困難である。

【０００５】発熱体を溶鋼中に浸漬させて加熱する方法
では、着熱効率は極めて高いが、溶鋼の凝固温度は１５
００℃程度であり、この溶鋼を迅速に加熱するために
は、発熱体の温度を少なくとも溶鋼温度以上、望ましく
は溶鋼温度＋数十度〜数百度に上昇させる必要がある。
そのため、発熱体の寿命は短く、凝固温度の高い溶鋼の
加熱方法としては好ましいものとはいえない。

【０００６】溶鋼に通電して溶鋼中で発生するジュール
熱で溶鋼を加熱する方法は、着熱効率が極めて高く且つ
局部加熱が可能であり、優れた加熱方法であるが、ジュ
ール熱を利用した従来の方法では、特開昭６１−１５０
７５８号公報のように電極として炭素を含有する耐火物
を用いる場合が多く、炭素は溶鋼と反応するため、電極
中の炭素により溶鋼中の炭素濃度が上昇するという問題
や、電極の消耗により長時間の使用が困難という問題が
あった。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、溶鋼に通電して溶鋼中で発生
するジュール熱で溶鋼を加熱する際に、電極による溶鋼
成分の汚染がなく、且つ、電極の損耗がなく長時間加熱
することが可能な加熱方法及びその装置を提供すること
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による溶鋼の加熱
方法は、溶鋼と反応しない溶融金属を溶鋼と接触させて
配置し、この溶融金属を介して前記溶鋼に電流を流して
溶鋼中にジュール熱を発生させ、発生するジュール熱に
て溶鋼を加熱することを特徴とするものである。

【０００９】又、本発明による溶鋼の加熱装置は、溶鋼
と反応しない溶融金属と、この溶融金属を保持する溶融
金属保持容器と、高融点耐熱金属、黒鉛、及び炭素を含
有する導電性セラミックスの内の１種からなり、前記溶
融金属と接触する固体導電体と、この固体導電体と接続
する給電ケーブルと、給電ケーブルに接続する電源とを
具備し、前記溶融金属の一部を溶鋼に接触させて溶鋼か
ら電源に至る通電回路を構成し、溶鋼に通電して加熱す
ることを特徴とするものである。その際に、溶融金属と
して溶融銀若しくは溶融鉛を用い、更に、溶融金属保持
容器に溶融金属冷却用の冷却ガスを通す細孔を設けるこ
とが好ましい。

【００１０】本発明では、溶鋼と直接接触する電極部位
の導電体として、溶鋼と反応しない溶融金属を用いるの
で、電極と溶鋼との反応がなく、その結果、電極による
溶鋼成分への汚染を防止することができる。又、電極の
溶鋼による消耗がないため、長時間加熱することができ
る。

【００１１】電極を構成する溶融金属は、溶鋼と接触し
ているため、溶鋼から熱を受け、溶鋼温度と同等の温度
になる。そのため、この溶融金属に通常の銅製の給電ケ
ーブルを直接接触させると、給電ケーブルは直ちに溶融
して通電回路が遮断される。しかし、本発明では、高融
点耐熱金属、黒鉛、及び炭素を含有する導電性セラミッ
クスの内の１種からなる固体導電体を溶融金属と接触さ
せ、この固体導電体に給電ケーブルを接続させて通電回
路を形成する。そのため、固体導電体の溶融金属と接触
する部位の損耗を微量に抑えることが可能であり、又、
給電ケーブルを固体導電体の温度の低い部位と接続させ
ることができるので、給電ケーブルの損耗も防止するこ
とができ、その結果、長時間安定して通電することがで
きる。尚、本発明に記す高融点耐熱金属とは、タンタ
ル、タングステン、モリブデン、レニウム、ロジウム、
白金、及びこれらの金属を主成分とする合金である。

【００１２】溶鋼と反応しない溶融金属としては、溶融
銀若しくは溶融鉛を使用することが好ましい。溶融銀及
び溶融鉛は、溶鋼と反応しない上、溶鋼に比べて比重が
大きく、溶鋼流により溶鋼中に分散することが極めて少
なく、且つ、銀の融点が９６０℃で鉛の融点が３２７℃
であり、強制的に加熱しなくても溶鋼と接触することで
容易に溶融し、又、銀の沸点が２２１０℃で鉛の沸点が
１７４０℃であり、溶鋼と接触しても沸騰することがな
いからである。但し、沸点以下であっても蒸発するの
で、溶鋼温度での蒸発量の少ない銀が電極用材料として
より好ましい。

【００１３】又、本発明では、溶融金属保持容器に溶融
金属冷却用の冷却ガスを通す細孔を設けているので、溶
鋼の加熱中に溶融金属を冷却ガスで冷却し、溶融金属の
温度を溶鋼温度より低くすることができる。そのため、
溶融金属と接触する部位の固体導電体の損耗を一層抑え
ることができる。又、溶鋼の加熱終了後、溶鋼保持容器
を補修する際に、溶鋼保持容器を傾転する場合があり、
その場合、溶鋼保持容器は内部を耐火物で構築されてい
るので、電極を構成する溶融金属が凝固せず、溶融金属
保持容器から流出する虞が有るが、冷却ガスを吹き込む
ことで溶融金属を強制的に冷却して凝固させ、流出を防
止することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に基づき説明す
る。図１は、本発明による加熱装置の電極周辺の構造の
１例を示す側断面概略図、図２は、図１に示すＡ−Ａ断
面図、図３は、溶鋼保持容器を連続鋳造用タンディッシ
ュとし、図１に示す電極構造を有する加熱装置を設置し
た例を示す平面概略図である。

【００１５】これらの図において、外面を鉄皮１４で囲
まれ、内部に溶鋼１１を収納する溶鋼保持容器１０の側
壁耐火物１２を貫通して溶融金属保持容器２が設置され
ている。溶融金属保持容器２は耐火物製であり、溶融金
属保持容器２の溶鋼保持容器１０の内面側に対応する面
は溶鋼１１と接し、又、外面側に対応する面は大気と接
している。この溶融金属保持容器２の内部には、大気側
から溶鋼保持容器１０内の溶鋼１１に通ずるＵ字管状の
空洞が設けてあり、このＵ字管状空洞内に、溶鋼１１と
反応しない溶融金属３が、Ｕ字管状空洞の一端で溶鋼１
１と接して設置され、又、大気側に通ずるＵ字管状空洞
には、固体導電体４が挿入されて溶融金属３と接触し、
そして、固体導電体４は溶融金属保持容器２に嵌合して
Ｕ字管状空洞の大気側を密閉している。このようにし
て、溶融金属保持容器２と溶融金属３と固体導電体４と
からなる電極１が構成されている。固体導電体４は、高
融点耐熱金属、黒鉛、及び炭素を含有する導電性セラミ
ックスの内の１種から適宜選択し、又、溶融金属３とし
ては、溶融銀又は溶融鉛を用いることが好ましい。

【００１６】そして、固体導電体４の溶融金属保持容器
２の外部に露出する部位に給電ケーブル６が接続し、
又、給電ケーブル６の他端は電源９に接続して、溶鋼１
１から溶融金属３、固体導電体４、及び給電ケーブル６
を経て、電源９に至る通電回路が形成される。電源９
は、交流電源でも直流電源でも、どちらでも良い。

【００１７】溶融金属保持容器２には、一端がＵ字管状
空洞に開口し、他端が溶融金属保持容器２の大気側に開
口する１つ若しくは２つ以上の細孔５が設けられ、細孔
５の大気側はガス供給管（図示せず）に接続し、Ｈｅ、
Ａｒ等の不活性ガスが冷却ガスとして溶融金属３中に吹
き込まれる構造となっている。細孔５の直径は０．１〜
１．５ｍｍ程度とすることが好ましい。直径がこの範囲
であれば、表面張力により溶融金属３が細孔５内に差込
まないからである。

【００１８】溶融金属３をＵ字管状空洞内に配置する方
法としては、溶融炉（図示せず）にて溶鋼１１と反応し
ない金属を予め溶融し、溶鋼保持容器１０が溶鋼１１を
収納する前にＵ字管状空洞内に流し込む方法もあるが、
粒状の固体銀又は固体鉛を予めＵ字管状空洞内に充填し
ておき、受鋼後、溶鋼１１の熱で溶融させる方法が便利
である。

【００１９】このような構成の加熱装置にて溶鋼１１を
加熱する方法は、溶鋼１１に接触する電極１を少なくと
も２つ設け、少なくとも２つの電極１間で電流を流すこ
とで、溶鋼１１は容易に加熱される。しかし、電極１の
配置により加熱効率に差が生じるので、最適な配置とす
ることが好ましい。

【００２０】例えば、タンディッシュの場合で説明すれ
ば、図３に示すようにタンディッシュは、取鍋（図示せ
ず）底部に取り付けられたロングノズル１６を介して取
鍋から溶鋼１１を受け、流出孔１５より鋳型（図示せ
ず）に溶鋼１１を排出する。そのため、溶鋼１１はタン
ディッシュ内で常に流動しているので、電極１の配置に
よらず比較的均一に加熱することができる。しかし、電
流がタンディッシュの側壁耐火物１２の周辺に偏らない
ような配置が望ましく、そのため、図３に示すようにタ
ンディッシュの長辺面側の側壁で対向する配置が好まし
い。この場合、電流は対向する電極１に向かうため、溶
鋼１１は効率良く加熱される。

【００２１】溶鋼１１の加熱中に、細孔５からＨｅやＡ
ｒを流して溶融金属３を冷却しても良い。固体導電体４
は、溶融金属３に対する耐食性が高いが、溶融金属３に
長時間にわたり浸漬されることで損耗する。この損耗速
度は溶融金属３の温度に比例して増加するので、Ｈｅや
Ａｒを流して溶融金属３を冷却することで、固体導電体
４の損耗が防止される。

【００２２】又、加熱終了後、細孔５にＨｅやＡｒを流
して溶融金属３を冷却し凝固させても良い。溶鋼保持容
器１０を補修する際に溶鋼保持容器１０を傾転する場合
があるが、予め溶融金属３を冷却して凝固させておけ
ば、溶鋼保持容器１０の傾転時に溶融金属３の流出を防
止することができる。

【００２３】図４は、本発明による加熱装置の電極周辺
の構造の他の例を示す側断面概略図、図５は、溶鋼保持
容器を連続鋳造用タンディッシュとし、図４に示す電極
構造を有する加熱装置をタンディッシュ底部に設置した
例を示す側断面概略図である。図４及び図５において、
図１〜図３と同一の部分は同一符号により示し、その説
明は省略する。

【００２４】図４に示すように、本実施の形態では、溶
融金属保持容器２の溶融金属３を保持する部位が凹状の
容器型であり、この溶融金属保持容器２が溶鋼保持容器
１０の底部耐火物１３を貫通して設置されている。固体
導電体４は、その上端を溶融金属３内の位置とし、溶融
金属保持容器２の下方側から溶融金属保持容器２を貫通
して設置され、又、細孔５も溶融金属保持容器２の下方
から溶融金属保持容器２を貫通して設置されている。そ
して、溶融金属３を保持する部位を囲むように、複数の
穴を有する耐火物製の飛散防止カバー７が溶融金属保持
容器２の上方に設けられている。飛散防止カバー７の目
的は、溶鋼１１の流れによる溶融金属３の溶融金属保持
容器２からの流出を防止するものである。しかし、凹状
部を深くすることで溶融金属３の流出を防止することが
可能であり、飛散防止カバー７は必ずしも必要ではな
い。その他の構造は図１に示す電極１と同一である。

【００２５】本実施の形態に示す構造の電極１は、溶鋼
保持容器１０の底部に設置する型式で、設置例を図５に
従い説明する。図５はタンディッシュの流出穴１５の閉
塞を防止するために設置するもので、タンディッシュの
底部耐火物１３に嵌合して設けられた上ノズル１７と、
上ノズル１７の下方にあり、上ノズル１７の下端と接続
する固定板１９、摺動板２０からなるスライディングノ
ズル１８と、スライディングノズル１８の下端に接続す
る浸漬ノズル２１とにより、タンディッシュから鋳型へ
の流出穴１５が形成されている。電極１を、上ノズル１
７を中心としてほぼ対称な位置のタンディッシュ底部に
一対配置し、電源９により溶鋼１１に通電する。電極１
間の電流は底部耐火物１３側に偏るが、流出穴１５に向
かう溶鋼１１が直接加熱されるため、流出穴１５の閉塞
が効率良く防止される。このように局部加熱も可能であ
る。細孔５からのＨｅやＡｒの吹き込みは、上記説明に
従い行うこととする。

【００２６】図６は、本発明による加熱装置の電極周辺
の構造の他の例を示す側断面概略図である。図６におい
て、図１と同一の部分は同一符号により示し、その説明
は省略する。

【００２７】図６に示す電極１も、溶融金属保持容器２
の溶融金属３を保持する部位が凹状の容器型であり、図
４に示す電極１と同様に、溶鋼保持容器１０の底部に設
置する型式である。図６に示す電極１では、固体導電体
４が溶鋼１１と直接接触しないように、遮断ケース８が
固体導電体４の上端を覆うように設けてある。その他の
構造は図４に示す電極１と同一であり、この電極１によ
る加熱方法は、前述した図４に示す電極１と同一の方法
により行うものとする。

【００２８】図７は、本発明による加熱装置の電極周辺
の構造の他の例を示す側断面概略図である。図７におい
て、図１と同一の部分は同一符号により示し、その説明
は省略する。

【００２９】図７に示す電極１は、上方から溶鋼１１に
浸漬させて設置する型式であり、溶融金属３は容器状の
溶融金属保持容器２に保持されている。この溶融金属３
に下端を浸漬して固体導電体４が設置されている。固体
導電体４は遮断カバー８で覆われ、溶鋼１１と直接接触
しないようになっている。溶融金属保持容器２及び固体
導電体４を支持具（図示せず）により溶鋼１１中に支持
し、溶融金属３と溶鋼１１とを接触させて通電する。

【００３０】この電極１による加熱方法は、この構造の
電極１間で通電しても、又、例えば図４に示す底部に設
置した電極１との間の通電のように、図１、図４、及び
図６に示す電極１との間で通電してもどちらでも良い。

【００３１】このようにして溶鋼１１を加熱すること
で、電極１を構成する溶融金属３による溶鋼１１への成
分汚染がなく、且つ、電極１を構成する溶融金属３の損
耗もなく、長時間安定して、温度精度良く加熱すること
が可能となる。

【００３２】尚、電極１の構造は上記の図に示すものに
限るわけではなく、Ｕ字管状空隙の代わりにＬ字管状空
隙とし、固体導電体４をＬ字管状空隙に水平方向に挿入
する構造であっても本発明を支障なく実施することがで
きる。又、固体導電体４を複数本設置しても、本発明の
実施に何ら支障とならない。

【００３３】

【発明の効果】本発明では溶鋼と反応しない溶融金属を
介して溶鋼に通電して加熱するので、電極を構成する溶
融金属による溶鋼への成分汚染がなく、又、電極を構成
する溶融金属の損耗もなく、溶鋼を温度精度良く且つ長
時間安定して加熱することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による加熱装置の電極周辺の構造の１例
を示す側断面概略図である。

【図２】図１に示すＡ−Ａ断面図である。

【図３】図１に示す電極構造を有する加熱装置をタンデ
ィッシュ側壁に設置した例を示す平面概略図である。

【図４】本発明による加熱装置の電極周辺の構造の他の
例を示す側断面概略図である。

【図５】図４に示す電極構造を有する加熱装置をタンデ
ィッシュ底部に設置した例を示す側断面概略図である。

【図６】本発明による加熱装置の電極周辺の構造の他の
例を示す側断面概略図である。

【図７】本発明による加熱装置の電極周辺の構造の他の
例を示す側断面概略図である。

【符号の説明】

１ 電極 ２ 溶融金属保持容器 ３ 溶融金属 ４ 固体導電体 ５ 細孔 ６ 給電ケーブル ７ 飛散防止カバー ８ 遮断カバー ９ 電源 １０ 溶鋼保持容器 １１ 溶鋼 １２ 側壁耐火物 １３ 底部耐火物 １４ 鉄皮 １５ 流出孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶鋼と反応しない溶融金属を溶鋼と接触
   させて配置し、この溶融金属を介して前記溶鋼に電流を
   流して溶鋼中にジュール熱を発生させ、発生するジュー
   ル熱にて溶鋼を加熱することを特徴とする溶鋼の加熱方
   法。
2. 【請求項２】 溶鋼と反応しない溶融金属と、この溶融
   金属を保持する溶融金属保持容器と、高融点耐熱金属、
   黒鉛、及び炭素を含有する導電性セラミックスの内の１
   種からなり、前記溶融金属と接触する固体導電体と、こ
   の固体導電体と接続する給電ケーブルと、給電ケーブル
   に接続する電源とを具備し、前記溶融金属の一部を溶鋼
   に接触させて溶鋼から電源に至る通電回路を構成し、溶
   鋼に通電して加熱することを特徴とする溶鋼の加熱装
   置。
3. 【請求項３】 前記溶融金属が溶融銀若しくは溶融鉛で
   あることを特徴とする請求項２に記載の溶鋼の加熱装
   置。
4. 【請求項４】 前記溶融金属保持容器が、溶融金属冷却
   用の冷却ガスを通す細孔を具備することを特徴とする請
   求項２又は請求項３に記載の溶鋼の加熱装置。