"直立する有底円筒状の製鋼用レードルを受鋼前に上方開口部を耐火断熱性のカバーで覆って予熱する装置において、予熱装置が、該カバーに設けた抵抗発熱体を該レードルの内部空間に配置してレードル耐火物表面を放射加熱する加熱装置と、レードル精練時の再加熱用に既設されているアーク加熱装置の電源を適時切替転用した該加熱装置の電源とから成ることを特徴とする製鋼用レードルの予熱装置。加熱装置の出力PkWをレードルの容量Wtに対して下記1式に基づいて設定し、該発熱体の表面積Am2を該発熱体の温度T°Cに対して下記2式に基づいて設定することを特徴とする請求項1に記載した製鋼用レードルの予熱装置。P≧170×W23-----1A≧P/1.7T-2400-----2抵抗発熱体の材質を黒鉛とし、該抵抗発熱体の温度を1600°C以上とし、カバーによる覆いを密閉状とし、内部を非酸化性又は還元性雰囲気とすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載した製鋼用レードルの予熱装置。以上述べたように、溶解炉から溶鋼をレードルに移送するに当たり、該レードルの耐火物は事前に充分予熱することが必要であり、予熱温度が高いほど省エネルギーと品質に有利である。予熱手段にはバーナーが使用されているが予熱しにくい構造と性質のため加熱効率は15~25と極めて低く無駄が多い。本発明は当該予熱の高温化と省エネルギーを目的とする。該目的達成のため実用性の高い方法と設備によって加熱効率を80以上、加熱温度1200°C以上とすることを解決すべき課題とする。当課題を解決するため加熱方法としては、1効率強化の第1条件として熱排ガスの少ない電気加熱方式を採用する、2第2条件として無効熱比率を下げるため加熱装置の実効出力を従来の数倍に強化する[結果としてエネルギー単価の有利な夜間専業溶解炉作業時間内で予熱が可能となる]、3第3条件として無効熱を削減するよう内外対流の抑制と断熱強化を講ずる。他方加熱装置本体及び作業面として、1200°Cを越える高温予熱に有利で且つ耐久性のある高温熱源として抵抗発熱体の材質と構造及び使用環境に工夫を加える。設備費の過半を占める電源設備に関しては、他用途に使用されている電源を転用する。転用に際して電源と発熱部が電気的機械的に整合するよう工夫する等を講じた。第1の発明は、直立する有底円筒状の製鋼用レードルを受鋼前に上方開口部を耐火断熱性のカバーで覆って予熱する装置において、予熱装置が、該カバーに設けた抵抗発熱体を該レードルの内部空間に配置してレードル耐火物表面を放射加熱する加熱装置と、レードル精練時の再加熱用に既設されているアーク加熱装置の電源を適時切替転用した該加熱装第2の発明は、加熱装置の出力PkWをレードルの容量Wtに対して下記1式に基づいて設定し、該発熱体の表面積Am2を該発熱体の温度T°Cに対して下記2式に基づいて設定することを特徴とする第1発明に記載した製鋼用レードルの予熱装置である。P≧170×W23-----1A≧P/1.7T-2400-----2第3の発明は、抵抗発熱体の材質を黒鉛とし、該抵抗発熱体の温度を1600°C以上とし、カバーによる覆いを密閉状とし、内部を非酸化性又は還元性雰囲気とすることを特徴とする第1発明又は第2発明に記載した製鋼用レードルの予熱装置である。述語の定義は以下とする。1耐火断熱性カバーとは、発熱体の発熱部や耐火物から外部への断熱だけではなく発熱体基部から漏出する熱に対しても断熱機能を持つ図1中の9の保温箱を含む。2加熱装置の出力Pとは、電源から発熱体に導入される電力である。3レードル容量Wとは、収容量の公称設計値である。4発熱体の表面積とは、発熱部の表面積であり発熱体の基部断面積が発熱部の数倍でほとんど発熱しないのそれを除く。5密閉状とは、対流で内外に空気が循環しない程度であり、雰囲気が維持される程度とする。6耐火物表面温度とは壁面及び底面を対象とし、表面から内部に向かって直線的温度勾配を持つ状態での温度とする。加熱中は表皮の昇温が先行していて直線的でない。加熱を停止すると数分で勾配が直線的になる。測定方法としては通電停止1分後の値とする。1レードルの予熱に対して加熱効率=耐火物への蓄熱量/消費熱量は下記理由により従来の数倍となる80以上が得られ省エネルギーに寄与する。a:電気抵抗加熱を採用するので熱排ガスが無く入熱の大部分が耐火物へ移行する。b:耐火断熱性の密閉状カバーにより漏出熱は主に耐火物通過分となり低減される。c:加熱の実効出力が従来の数倍に強化され短時間で処理されるので漏出熱比率が低下する。2高温予熱が下記理由により可能になって一層の省エネルギーが得られる。a:発熱体は大きな実効出力を持つこと、該出力が効果的に耐火物へ移行するよう発熱体は充分な表面積を持つこと、耐火物表面温度が1200°Cを越えても伝熱性を保持する1600°C以上の高温発熱体を持つことから1300°C以上望ましくは溶鋼温度約1600°Cまで予熱可能となる。b:高温予熱により溶鋼の冷却が小さくなり、それに起因して出鋼温度が下げられて省エネルギー、又は低温出鋼再加熱方式では再加熱量の低減により省エネルギーが可能となる。これは加熱効率がアーク式溶解炉では約60、レードル再加熱アーク式では約40、本発明の方法では約80であることから帰結される。3高温予熱の他の効果として精錬温度が低位へ誘導され脱酸水準が向上する。4コスト面では、実効加熱出力が大幅増強され予熱時間は溶解炉と同期させることができるので夜間電力が使用でき、電力単価が約半減する。黒鉛発熱体の酸化消耗は雰囲気制御により0.01kg/kWh以下に削減されコスト負担は大きくない。5設備は数千kWの電源と発熱体1式と断熱カバーと昇降機構から成り、比較的簡素で電源設備を除いて高価ではない。6最大の問題である電源設備費に関しては、レードル精練時に使用されるアーク式再加熱装置通称レードルファーネスの電源が切替使用されるので配線工事費に限定され大幅に削減される。7夜間電力は原子力発電比率が高いのでCO2削減に寄与する。図1に従って予熱装置の要所を説明する。製鋼用レードル1は外皮が鉄皮2であり、その内側には耐火断熱材3が、さらに内側には耐火物4が重層されて構成されている。予熱装置の本体である加熱装置0は、レードルの上方開口部を密閉する耐火断熱性のカバー6と、該カバー6を貫通してレードル内部空間に配置される抵抗発熱体5と、該発熱体5に通電する3相電源接続部8と、該発熱体5の基部7からの漏熱を防止する保温箱9と、該カバーをレードルから着脱するための昇降旋回機構11図2と、機側制御盤図212とから構成される。発熱体5は相数の複数倍の黒鉛棒で構成され、各相間を下端側では黒鉛、上端では導体でそれぞれが直列結線になるよう接続される。図2は予熱装置の全体構造を示す。電源設備10は、配電ブスバー13と、回路転轍器14と、回路遮断器15と、LF電源変圧器16から構成される。LFLadleFurnaceとはアークにより再加熱されるレードル精練装置の通称で多くの製鋼工場に付設されている。回路転轍器14は電源変圧器16からの電流を当該設備の予熱装置0へ、又は既存のレードル精練用のアーク再加熱装置18へ切り替える機能を持つ。回路遮断器15は大電力を瞬時に開閉する機能を持つ。電源変圧器16の容量は、処理する溶鋼量に比例し通常5000~20000kVAであり、レードル予熱に必要とされる容量の2倍以上である。即ち容量上では転用には充分な能力がある。次ぎに当予熱装置の構成条件について説明する。夜間操業の始業に当たりレードルの耐火物は昼間で約200°C以下に冷却されている。受鋼前に該カバー6を該レードル1に上置して通電し、耐火物表面温度を約1000°C以上、望ましくは1300°C~1600°Cに、約1時間以内で急速予熱する。それには加熱装置の出力PkWは必要充分な大きさにしなければならない。出力P=電圧×電流、kWはレードル容量Wtに関係した1式に基づいて決定される。P≧170×W23-----1上記の式の下限の出力であれば、例えば30トンのレードルの場合、出力1700kWで、加熱効率80で、耐火物を平均200°Cから表面約1000°C平均約800°Cに1時間で昇温することができ作業上支障のない従来の水準に達する。抵抗発熱体から耐火物への伝熱は大部分が放射に依存するので発熱体の表面積に比例する。必要出力と上記の伝熱量は均衡しなければならない。従って上記出力を支える表面積Am2は出力PkWと発熱体の温度T°Cに関係して2式に基づいて決定される。A≧P/1.7T-2400-----2上記の式の下限の表面積であれば、例えば30トンのレードルの場合、出力1700kW、発熱体の設定温度1700°C又は2000°Cに対して必要表面積Aは3.4m2又は1.7m2となる。上記式に示されるように温度Tが高いほど表面積Aの削減ひいては発熱体の質量削減に有利である。適性範囲として1600°C以上とする。1600°C未満では必要表面積が過大で設備費消耗費とも不都合になる。このような高温に耐える発熱体としては金属系では無理で化合物系に限定される。Mo化合物商品名カンタルヒーターと黒鉛しか見当たらない。前者では細径で1m長のU型ユニットが市販されているが単位出力は数kWしかなく、且つ高価で且つ脆弱であるため本発明の目的にはとても応用することはできない。本発明では黒鉛と特定する。理由として低単価であること、強度、衝撃、熱応力に優れることである。発熱体の材質を黒鉛とする場合の問題は、500°C以上で使用すると酸化消耗することである。従って雰囲気を非酸化性又は還元性にする必要があり、当然本発明に組み込まれる。当業者には特に困難ではない。耐用上限とし2300°Cの事例があるが本目的に対する問題は明確ではない。回路と発熱体の構造寸法は以下の5関係式3相交流の場合上式は多少変わるで結ばれ、発熱体と電源の仕様が固まる。I=√P/R-----3E=I×R-----4R=μ×n×L/S-----5S=π/4×d2-----6A=n×π×d×L-----7ここで記号の意味とその単位は以下である。I:電流A、P:出力kW、R:抵抗Ω、E:電圧V、μ:黒鉛抵抗率Ωm、n:発熱体本数、L:発熱部長さm、S:発熱体断面積m2、d:発熱体直径m、A:発熱体表面積m2問題はn=1の場合、抵抗R値が過小、電流I値が過大になり、低電圧大電流の電源変圧器を要することになり、出力上問題の無いアーク再加熱炉の電源でも適応することができなくなることである。従ってR値を上げることが不可欠になる。その目的のため本数nを過大、発熱体直径dを過小にすると消耗耐久上の問題が過大になる。適性条件の解明が課題となり、既存変圧器の電圧電流仕様に適合させるように発熱体の構造寸法本数nとその接続方法を設定しなければならない。直列結線が有利である。図3は発熱体の結線方法を示し、3相交流をそのまま使用する場合、発熱体6本n=2を星形結線すると発熱体と電源変圧器の回路特性が整合して大変都合がよい。単相で使用する場合は4本を直列結線するとやはり都合良く整合する。以上は主に装置の内容であるが次ぎに操業方法について説明する。本発明の予熱装置は夜間操業開始時に溶解炉と同時に稼働させる。通電に先立ち造滓材の石灰の一部と炭材をレードル底部に装入する。通電により発熱体が急速に昇温する。2000°Cに維持するよう電圧を制御する。レードル耐火物は前日操業の残熱約200°Cから加熱され同時に石灰も加熱される。石灰からCO2ガスが発生し、炭材と反応してCOガスに改質され、還元性雰囲気が形成され黒鉛の酸化消耗が抑制される。予熱とともに耐火物表面温度は上昇し内部は傾斜状の分布になる。経験的に表面温度が1000°C以上になると作業上の不都合は無くなる。耐火物平均温度は約800°Cになる。表面温度が約1300°C近辺になると付着スラグの一部が溶解し底部に流れ落ちる。装入した石灰は該スラグを固着させノズルや通気プラグを損傷させない機能も持つ。受鋼直前まで通電し、停止後直ちに受鋼する。通電時間は溶解炉とほぼ同一で約1時間である。当該予熱時間において従来以上に予熱を強化すると受鋼後の溶鋼の冷却が減少する。その結果出鋼温度を下げる、又は受鋼後の再加熱量を少なくすることが可能になる。次ぎに以上述べた装置と作業方法の要点の根拠を説明する。必要出力Pを算出する1式の根拠に対して:耐火物厚さは容量に関わらずほぼ同程度であるから予熱すべき耐火物量はレードル内面積に比例、即ち容量の2/3乗に比例、従って必要出力は1式の構造になる。次ぎに比例係数は容量30トンのレードルにおいて作業上支障のない水準の実績値を基に熱精算を加えて決定した。抵抗発熱体の必要表面積Aを算出する2の根拠は以下である。発熱体の出力Pは放射伝熱量P’kcal/hと均衡し、下記ステファンボルツマン式に依存する。P’=4.9εAθh4-θw4×108ε:放射率、A:表面積m2、θh:発熱体温度K、θw:壁面温度Kここでθwを1200°Cとし、θhが1700°Cの場合は、PkW≒500×Aθhが2000°Cの場合は、PkW≒1000×Aとなる。この間はほぼ直線に近似することができるので発熱体温度Tと出力と表面積の関係を2式で近似させた。図4には放射伝熱量に及ぼす発熱体温度と壁面温度の影響を示す。加熱効率80以上の根拠について説明する。消費熱量は有効分として耐火物への蓄熱と無効分としての熱損に分かれる。熱損は、密閉状であるからカバーを含め耐火断熱壁を貫通する熱流束Q’と、密閉とは言え避けられない通気分Qと、発熱体昇温分Qhと、カバー蓄熱分Qcから成る。Qh,Qcはほぼ定数であるがQ’、Qは予熱時間に比例して増加する。従って定性的には出力が小さく予熱時間が長くなるほど加熱効率が低下することが解る。定量化へ向けて試算する。貫通熱流束Q’は鉄皮温度の実測から算出される。30トンのレードルでは、Q’は約80Mcal/h以下、Qはその数分の1、発熱体分Qhは約60Mcal,カバー蓄熱分Qcは約70Mcalで、1時間で処理する場合、出力1700kWに対して約270kW、約16が無駄となっている。なお石灰昇温分はいずれ投入しなければならない有効熱である。加熱効率80は充分可能であることが解る。予熱強化が熱経済上いかに有利かを説明する。アーク式溶解炉の昇温加熱効率は約60、レードル内溶鋼のアーク式再加熱の効率は約40とされる。他方本発明のレードル耐火物の加熱効率は約80である。溶鋼の直接昇温よりも容器の事前の昇温且つ効果的昇温による溶鋼冷却の低減の方が有利であることが解る。以上から予熱装置の出力をより大きくし、耐火物をより高温に予熱し、受鋼後の溶鋼の冷却を小さくして全体で電力消費を削減することがより望ましい。予熱強化により出鋼温度を下げ、精錬温度を下げることは、レードル精練の主目的である脱酸に対しても有利である。なぜなら脱酸温度が低いほど平衡酸素量が低下し、脱酸が進行し易くなるからである。他に耐火物耐久にも有利である。発熱体について検討する。黒鉛を使用する場合、問題は抵抗率Ωmが他の化合物系発熱体に比較して桁違いに小さいことである。そのため所定出力を得るには電流値を極端に大きくするか、発熱体断面積を小さくして必要抵抗値を確保しなければならない。電流値が10万アンペア程度になると導体断面積が過大になってアーク溶解炉と同様以上の構造になり設備費用上無理となる。他方発熱体断面積を小さくする方法は既述の必要表面積に反するだけでなく、強度耐久性や消耗による交換頻度からも好ましくない。解決案として発熱体を薄板状にする等は耐久面から不適切である。発明者は実用に耐えるよう発熱体を太径棒状に構成し、発熱体断面積Sと必要表面積Aが整合する条件を種々試算した結果、発熱体を図3に示す構造にすることによって解決した。即ち発熱体5を偶数本懸垂させて必要表面積を確保し、それぞれを単相直列結線にすることにより回路抵抗を増加させ、電流値を許容範囲に抑制することができた。電源として既設のレードル精練用のアーク再加熱装置を転用する際、初回チャージのレードル予熱時は精練再加熱時と異なり問題ないが、2チャージ目は初回分の精練と重なる。併用は実施不能に思えるがその対策は以下である。加熱装置の出力を大きめに設計設定して時間不足を補い、負荷が重複する際には通電を頻繁に切り替える。再加熱側は通常設備余力があり最大値に設定すること、予熱強化の効果として再加熱の負荷時間が軽減されることにより解決される。再加熱の切電時にはガス撹拌を強力にすること通電時にはアーク不安定でできないにより加熱と撹拌を効果的に組み合わせることがレードル精練の賢明な操業方法である。容量90トンのレードルの予熱に対してどのように適用するか説明する。出力は最少3400kWとなるがより高温に予熱するには4000kWとなる。さらに予熱時間不足にも対処するため6000kWとする。発熱体は常用2000°Cとし、必要発熱体表面積は6.0m2となる。発熱体の実効長さは内壁高さの約70として2.8mとし、本数を合計6とすると発熱体の直径dは0.11mとなる。結線を図3AのようにYとすると1相の抵抗値μ=6×106とするは2本の直列結線であるから約0.0035Ωとなり、必要電圧は145V、必要電流は24000Aと算出される。電圧が100~500V,電流値Iが10~40kAは既設の再加熱装置の調整可能範囲にあり、上記値は極めて好ましい整合性を示す。"