(57)【要約】【課題】焼成する耐火物の全体を略均一に加熱し、局部的な亀裂や剥離の発生を抑制、更には防止して、安定した品質の製品を焼成可能な耐火物の焼成用ヒータを提供する。【解決手段】電力加熱されるヒータ部１１と、ヒータ部１１を覆いヒータ部１１からの熱によって加熱される発熱部１２と、ヒータ部１１に電力を供給する接続端子部１３とを有する焼成用ヒータ１０であって、発熱部１２は焼成する耐火物の表面に合わせた形状を有し、しかも、発熱部１２には熱電対２３の温度測定部２４が設けられ、発熱部１２の温度制御が可能となっている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力加熱されるヒータ部と、該ヒータ部を覆い該ヒータ部からの熱によって加熱される発熱部と、前記ヒータ部に電力を供給する接続端子部とを有する焼成用ヒータであって、
前記発熱部は焼成する耐火物の表面に合わせた形状を有し、しかも、前記発熱部には熱電対の温度測定部が設けられ、前記発熱部の温度制御が可能となっていることを特徴とする耐火物の焼成用ヒータ。
【請求項２】
請求項１記載の耐火物の焼成用ヒータにおいて、前記温度制御は１００〜１０００℃の範囲で行われることを特徴とする耐火物の焼成用ヒータ。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の耐火物の焼成用ヒータにおいて、前記ヒータ部は、耐熱性を備えた枠体と、該枠体の周囲に螺旋状に巻かれ前記接続端子部に接続される電熱線とを有し、前記接続端子部の近傍に位置する前記電熱線には、該電熱線と同一の材質の電熱線部又は異なる材質の電熱線部が設けられ、前記電熱線を前記電熱線部と共に捩じって電気抵抗を低下させ、その部分からの発熱を抑制することを特徴とする耐火物の焼成用ヒータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐火物の焼成用ヒータにおいて、前記発熱部の基部には、該発熱部の配置位置を進退可能に調整する位置調整手段が設けられていることを特徴とする耐火物の焼成用ヒータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐火物の焼成用ヒータにおいて、前記発熱部の基部側には把手部材が設けられていることを特徴とする耐火物の焼成用ヒータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、連続鋳造用浸漬ノズル、樋、タンディッシュ、鍋、注湯用ノズル（上ノズル、下ノズル、ロングノズル、スライディングノズルなど）等の耐火物の製造や補修等に適用可能な耐火物の焼成用ヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、樋や容器等は、鉄皮にレンガを配置し、その上に不定形耐火物を内張りしたウエアー層を設けて構成されており、その補修にあっては、まず、溶銑や溶鋼を受湯し、又は搬送することによって溶損したり、変質したりした部分を削り、その部分に耐火物を配置して焼成し、新たなウエアー層を形成して、これを再度使用することが一般的に行われている。
この補修に使用する耐火物の焼成には、例えば特許文献１に記載されているような火炎バーナが使用されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２６７１１７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、耐火物を火炎バーナで加熱した場合、発生する温風には火炎の流れに沿って温度分布が生じるため、耐火物の加熱温度にばらつきが生じ、製造した製品に対して、局部的な亀裂や剥離を発生させ、製品品質の低下を招いていた。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、焼成する耐火物の全体を略均一に加熱し、局部的な亀裂や剥離の発生を抑制、更には防止して、安定した品質の製品を焼成可能な耐火物の焼成用ヒータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る耐火物の焼成用ヒータは、電力加熱されるヒータ部と、該ヒータ部を覆い該ヒータ部からの熱によって加熱される発熱部と、前記ヒータ部に電力を供給する接続端子部とを有する焼成用ヒータであって、
前記発熱部は焼成する耐火物の表面に合わせた形状を有し、しかも、前記発熱部には熱電対の温度測定部が設けられ、前記発熱部の温度制御が可能となっている。
ここで、耐火物としては、粉末状となった従来公知の例えば、アルミナ系、マグネシア系、ジルコニア系、及びドロマイト系等に、熱硬化性樹脂を添加したものを使用できる。
このように、発熱部は、焼成する耐火物の表面に合わせた形状を有するので、この耐火物を全体に渡って略均一に加熱し焼成することができる。
また、発熱部には熱電対の温度測定部が設けられているので、温度測定部の測定結果に基づいた温度制御を容易に行うことができる。
【０００６】
前記目的に沿う第２の発明に係る耐火物の焼成用ヒータは、第１の発明に係る耐火物の焼成用ヒータにおいて、前記温度制御は１００〜１０００℃の範囲で行われる。
このように、温度制御を１００〜１０００℃の範囲で行うので、例えば、耐火物の予備熱処理（例えば焼成する耐火物の一次硬化等を施す処理を示す）、焼成等を安定した条件で実施できる。
ここで、制御する温度が１００℃未満の場合、加熱温度が低く、焼成する耐火物の初期強度を必要な強度まで高めることができない。一方、１０００℃を超える場合、耐火物の焼成に必要以上の熱量が与えられて熱量が過剰になり、エネルギーコストがかかり経済的でない。
従って、温度制御の範囲を、２００〜７００℃、更には３００〜７００℃に設定することが好ましい。
【０００７】
前記目的に沿う第３の発明に係る耐火物の焼成用ヒータは、第１及び第２の発明に係る耐火物の焼成用ヒータにおいて、前記ヒータ部は、耐熱性を備えた枠体と、該枠体の周囲に螺旋状に巻かれ前記接続端子部に接続される電熱線とを有し、前記接続端子部の近傍に位置する前記電熱線には、該電熱線と同一の材質の電熱線部又は異なる材質の電熱線部が設けられ、前記電熱線を前記電熱線部と共に捩じって電気抵抗を低下させ、その部分からの発熱を抑制する。
このように、接続端子部の近傍に位置する電熱線の電気抵抗を低下させ、その部分からの発熱を抑制するので、接続端子部側の温度上昇を抑制、更には防止できる。
【０００８】
前記目的に沿う第４の発明に係る耐火物の焼成用ヒータは、第１〜第３の発明に係る耐火物の焼成用ヒータにおいて、前記発熱部の基部には、該発熱部の配置位置を進退可能に調整する位置調整手段が設けられている。
このように、発熱部の基部には位置調整手段が設けられているので、例えば焼成する耐火物の位置に応じて、発熱部の位置調整を容易に行うことができる。
【０００９】
前記目的に沿う第５の発明に係る耐火物の焼成用ヒータは、第１〜第４の発明に係る耐火物の焼成用ヒータにおいて、前記発熱部の基部側には把手部材が設けられている。
このように、発熱部の基部側には把手部材が設けられているので、発熱部に触れることなく焼成用ヒータを持ち運びできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の第１の実施の形態に係る耐火物の焼成用ヒータの説明図、図２は同耐火物の焼成用ヒータの正面図、図３は同耐火物の焼成用ヒータの温度測定部近傍の部分拡大図、図４は同耐火物の焼成用ヒータの電熱線の説明図、図５は図１のａ−ａ矢視断面図、図６は本発明の第１の実施の形態に係る耐火物の焼成用ヒータの把手部材の説明図、図７は本発明の第２の実施の形態に係る耐火物の焼成用ヒータの説明図、図８は同耐火物の焼成用ヒータの正面図である。
【００１１】
図１〜図６に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る耐火物の焼成用ヒータ（以下、単に焼成用ヒータとも言う）１０は、電力加熱されるヒータ部１１と、ヒータ部１１を覆いヒータ部１１からの熱によって加熱される発熱部１２と、ヒータ部１１に電力を供給する負荷ケーブル用コネクタ（接続端子部の一例）１３とを有する。以下、詳しく説明する。
【００１２】
図１、図２に示すように、ヒータ部１１は、耐熱性を備えた枠体１４と、枠体１４の周囲に螺旋状に巻かれた電熱線１５とを有している。
枠体１４は、煉瓦で構成され、焼成する耐火物の長さに応じて、例えば１０〜１００ｃｍ程度の長さとなった筒状部１６と、その先側に嵌合される煉瓦で構成された閉塞部１７とを有し、その形状が容器状となったものである。この枠体１４の内部には、伝熱性及び絶縁性を備えたマグネシア１８が充填されている。
なお、枠体としては、耐熱性を備えていれば、例えばマグネシア等を成形し焼成したものを使用することもできる。
【００１３】
また、電熱線１５は、カンタル（フェライト系電熱線材料）を使用した線で構成され、電熱線１５の一方側が枠体１４の基端部に設けられた貫通孔１９を介して枠体１４の内部から外部へ挿通されている。この枠体１４の外部へ突出した電熱線１５は、枠体１４の先端部までその周囲に螺旋状に巻かれ、電熱線１５の他方側を、枠体１４の先端部に設けられた貫通孔２０を介して、枠体１４の外部から内部へ挿通している。
なお、電熱線としては、電気抵抗の高い例えばニクロム線などを使用することも可能である。
【００１４】
このヒータ部１１は、ステンレス（ＳＵＳ３０４）製で容器状となった発熱部１２内に、ヒータ部１１の外側側壁と発熱部１２の内側側壁とが所定の隙間（例えば、２〜１０ｍｍ程度）を有した状態で装入され、この隙間に伝熱性及び絶縁性を備えたマグネシア２１が充填され固定されている。
この発熱部１２は、円筒状に配置された焼成する耐火物（図示しない）の内側に配置され、耐火物の内側表面と発熱部１２の外側表面２２とを接触させて、耐火物を内側から焼成するものであり、焼成する耐火物の内側表面に合わせて、発熱部１２の断面形状が円形となっている。なお、耐火物の焼成後における発熱部１２の抜き取り作業を容易に行うため、発熱部１２はその基部から先部へかけて縮径した構成となっている。
また、図１、図３に示すように、発熱部１２の先部側壁（例えば、焼成する耐火物の位置に応じた部分）には、アルメル−クロメルの熱電対２３の温度測定部２４が配置される開口部２５が設けられている。この熱電対２３の周囲は、ガラス繊維で被覆され、耐熱性を備えた構成となっている。なお、熱電対としては、焼成する耐火物の温度に応じて、従来公知の例えば、白金−白金ロジウム、銅−コンスタンタン、及びクロメル−コンスタンタン等を使用することも可能である。
【００１５】
図１に示すように、この発熱部１２の基部には、発熱部１２の外側周囲を囲むハウジング２６が配置され、ハウジング２６と発熱部１２との間にねじ機構（位置調整手段の一例）２７が設けられている。これにより、ハウジング２６に対して発熱部１２を回転させることで、発熱部１２の配置位置をハウジング２６に対して進退可能に調整することが可能になる。
そして、ハウジング２６内部には、ハウジング２６の基端部から枠体１４の基端部へかけて、２つの断熱ボード（断熱材）２８、２９及び耐火レンガ３０が順次配置され、ヒータ部１１の熱がハウジング２６側へ伝わることを抑制している。なお、ハウジング２６の厚みは、発熱部１２より例えば２〜５倍厚くなっているので、ハウジング２６の熱抵抗を増大させることができ、ハウジング２６の表面の温度上昇を抑制できる。
【００１６】
各断熱ボード２８から耐火レンガ３０にかけては、その軸心方向に沿って貫通し、電熱線１５の一方側、他方側、及び熱電対２３を挿通する電熱線用貫通孔３１、３２及び熱電対用貫通孔３３が、それぞれ設けられている。また、ハウジング２６の基端部に位置する断熱ボード２８の各電熱線用貫通孔３１、３２には、絶縁性及び耐熱性を備えたチューブ（マイカチューブ）３４、３５が設けられ、この各チューブ３４、３５内に電熱線１５の一方側端部及び他方側端部がそれぞれ挿通されている。
図１、図４、図５に示すように、各チューブ３４、３５から外部へ突出した電熱線１５の一方側端部及び他方側端部は、この電熱線１５と同一の材質である電熱線部３６、３７と共に捩じられ、圧着端子３８、３９を介して中継端子である碍子ターミナル４０、４１に接続されている。この碍子ターミナル４０、４１に接続された部分は、更に接続線（図示しない）を介してハウジング２６の固定部４２に設けられた負荷ケーブル用コネクタ１３の各端子部４３、４４にそれぞれ接続されている。これにより、負荷ケーブル用コネクタ１３の近傍に位置する電熱線１５の電気抵抗を減少させ、その部分からの発熱を抑制できる。
なお、電熱線部としては、電熱線１５と異なる材質である例えばニクロム線等で構成された電熱線部を使用することも可能である。
【００１７】
また、熱電対用貫通孔３３から外部へ吐出した熱電対２３の基端部は、ハウジング２６の固定部４２に設けられた熱電対用コネクタ４５に接続されている。
なお、焼成用ヒータ１０には、例えばコンピュータ等の制御部（図示しない）が設けられ、熱電対２３の温度測定部２４で測定された温度と、目標とする設定温度に基づいて、ヒータ部１１への電力供給量を制御可能な構成となっている。
図１、図５、図６に示すように、ハウジング２６の両側部には、支持板４６、４７がそれぞれ取付けられ、この支持板４６、４７にその外形がＣ状の把手部材４８が設けられている。なお、把手部材４８には、手で触れる部分に相当する部分に木製の把持部４９が設けられ、例えば発熱部１２の温度が高温になった場合においても、火傷をすることなく、焼成用ヒータ１０の持ち運びを可能にしている。
【００１８】
続いて、前記した本発明の第１の実施の形態に係る耐火物の焼成用ヒータ１０の使用方法について説明する。
まず、例えば補修を行う部分に、予め焼成する耐火物を配置した後、その内側に焼成用ヒータ１０を配置して、ハウジング２６をその位置で固定した後、ヒータ部１１に電力を供給する。
ここで、ハウジング２６を固定した後の焼成用ヒータ１０の位置調整は、ねじ機構２７を用いて行うことができる。
【００１９】
ヒータ部１１への電力の供給は、熱電対２３の温度測定部２４の測定結果及び目標設定温度に基づいて、制御部により制御される。
ここで、耐火物を焼成するため、耐火物の組成に応じて、加熱温度が１００〜１０００℃の範囲となるように、制御部によって発熱部１２の温度制御を行い耐火物の焼成を行う。
これにより、焼成する耐火物を、その全体に渡って略均一に加熱し焼成できるので、局部的な亀裂や剥離の発生を抑制、更には防止した安定した品質の製品を製造できる。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る耐火物の焼成用ヒータ（以下、単に焼成用ヒータとも言う）５０について説明するが、前記した本発明の第１の実施の形態に係る耐火物の焼成用ヒータ１０と実質的に同一の部材には同一の番号を付し、詳しい説明を省略する。
図７、図８に示すように、前記したヒータ部１１とその先端部の形状が異なること以外、略同様の構成となったヒータ部５１は、ステンレス（ＳＵＳ３０４）製で容器状となった発熱部５２内に、ヒータ部５１の外側側壁と発熱部５２の内側側壁とが隙間（例えば、２〜３０ｍｍ程度）を有した状態で装入され、この隙間に伝熱性及び絶縁性を備えたマグネシア５３が充填され固定されている。
【００２１】
この発熱部５２は、内側形状が矩形状に配置された焼成する耐火物（図示しない）の内側に配置され、耐火物の内側表面と発熱部５２の外側表面５４とを接触させて、耐火物を内側から焼成するものであり、焼成する耐火物の内側表面に合わせて、発熱部５２の断面形状が矩形状となっている。
また、発熱部５２の先部側壁（例えば、焼成する耐火物の位置に応じた部分）には、熱電対２３の温度測定部２４が配置される開口部５５が設けられている。
この発熱部５２の基部には、発熱部５２の外側周囲を囲むハウジング２６が配置され、ハウジング２６内部には、ハウジング２６の基端部からヒータ部５１の基端部へかけて、２つの断熱ボード２８、２９及び耐火レンガ５６が順次配置され、ヒータ部５１の熱がハウジング２６側へ伝わることを抑制している。
【００２２】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の耐火物の焼成用ヒータを構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
なお、この耐火物の焼成用ヒータは、例えば、既存の耐火物で構成される製品の補修や、新品の製品の製造に使用でき、焼成する耐火物の表面と発熱部の表面が接触した場合、また僅少の隙間（例えば、０を超え１０ｍｍ以内、更には０を超え５ｍｍ以内）を備えた場合についても使用できる。
また、前記実施の形態においては、発熱部の形状を断面円形、又は断面矩形とした場合について説明したが、焼成する耐火物の表面に合わせて、例えば、板状、円盤状等とすることも可能であり、また、その表面形状が平面や複数（多数）の凹凸を備えた形状にすることも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１〜５記載の耐化物の焼成用ヒータにおいては、耐火物を全体に渡って均一に加熱し焼成することができるので、焼成後に局部的な亀裂や剥離の発生を抑制、更には防止して安定した品質を備えた製品を焼成できる。
また、発熱部には熱電対の温度測定部が設けられているので、耐火物に熱電対を配置することなく温度制御が可能になり、焼成時における作業性が良好になる。なお、発熱部は、温度測定部の測定結果に基づいて温度制御を行うことができるので、より安定した焼成を行うことができると共に、焼成用ヒータの操作性が良好になる。
【００２４】
特に、請求項２記載の耐火物の焼成用ヒータにおいては、温度制御を１００〜１０００℃の範囲で行うので、例えば、耐火物の予備熱処理、焼成等を安定した条件で実施でき、更に安定した品質を備えた製品を焼成できる。
請求項３記載の耐火物の焼成用ヒータにおいては、接続端子部の近傍に位置する電熱線の電気抵抗を低下させ、その部分からの発熱を抑制するので、接続端子部側の温度上昇を抑制、更には防止できる。このため、接続端子部が高温になることを抑制でき、例えば焼成用ヒータの故障を予め防止できる。
【００２５】
請求項４記載の耐火物の焼成用ヒータにおいては、発熱部の基部に位置調整手段が設けられているので、例えば焼成する耐火物の位置に応じて、発熱部の位置調整を容易に行うことができ、作業性が良好になる。
請求項５記載の耐火物の焼成用ヒータにおいては、例えば、発熱部を完全に冷却することなく焼成用ヒータの搬送ができるので、製品の製造効率を高めることができると共に、焼成用ヒータの使用時における作業性も良好になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る耐火物の焼成用ヒータの説明図である。
【図２】同耐火物の焼成用ヒータの正面図である。
【図３】同耐火物の焼成用ヒータの温度測定部近傍の部分拡大図である。
【図４】同耐火物の焼成用ヒータの電熱線の説明図である。
【図５】図１のａ−ａ矢視断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る耐火物の焼成用ヒータの把手部材の説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る耐火物の焼成用ヒータの説明図である。
【図８】同耐火物の焼成用ヒータの正面図である。
【符号の説明】
１０：耐火物の焼成用ヒータ、１１：ヒータ部、１２：発熱部、１３：負荷ケーブル用コネクタ（接続端子部）、１４：枠体、１５：電熱線、１６：筒状部、１７：閉塞部、１８：マグネシア、１９、２０：貫通孔、２１：マグネシア、２２：外側表面、２３：熱電対、２４：温度測定部、２５：開口部、２６：ハウジング、２７：ねじ機構（位置調整手段）、２８、２９：断熱ボード、３０：耐火レンガ、３１、３２：電熱線用貫通孔、３３：熱電対用貫通孔、３４、３５：チューブ、３６、３７：電熱線部、３８、３９：圧着端子、４０、４１：碍子ターミナル、４２：固定部、４３、４４：端子部、４５：熱電対用コネクタ、４６、４７：支持板、４８：把手部材、４９：把持部、５０：耐火物の焼成用ヒータ、５１：ヒータ部、５２：発熱部、５３：マグネシア、５４：外側表面、５５：開口部、５６：耐火レンガ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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