JP3184313B2 - ロックウ−ル原料としての溶融高炉スラグならびにその成分調整材の供給方法 - Google Patents

ロックウ−ル原料としての溶融高炉スラグならびにその成分調整材の供給方法

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    • C04B14/46Rock wool ; Ceramic or silicate fibres
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はロックウ−ル原料として
の溶融高炉スラグならびにその成分調整材の供給方法に
係り、詳しくは、電気炉に溶融高炉スラグならびに成分
調整材を供給し、これらを溶解、成分調整する際に、成
分調整材を溶融高炉スラグ中に均一に混合、溶融し、均
一に成分調整されたロックウ−ル製造用原料を例えば製
綿機などに連続かつ定常的に供給できるロックウ−ル原
料の溶融高炉スラグならびにその成分調整材の供給方法
に係る。
【0002】
【従来の技術】最近、石綿などの公害問題に端を発して
その代替品としてロックウ−ルおよびその加工品が注目
を集めている。このロックウ−ルは玄武岩、安山岩等の
天然のケイ酸塩鉱石を原料としてキュ−ポラ、電気炉な
どで溶解し、これを遠心力を利用して繊維化して製造さ
れている。これに対し、自然のケイ酸塩鉱石が組成的に
高炉スラグに近似しているところから、ロックウ−ルの
原料として用いられるようになっている。高炉スラグの
場合には、一般には溶融状で入手することが困難である
ことから、徐冷された高炉スラグに天然のケイ石等を添
加して徐冷滓を成分調整後、再び、キュ−ポラ、電気炉
などで溶融し、繊維化されて製造されている。
【0003】しかし、最近、省エネルギ−の観点から、
高炉スラグが溶融状態で得られる製鉄所内ロックウ−ル
の製造設備を配置し、高炉から排出されるスラグを冷却
することなくロックウ−ル製造設備にホットチャ−ジ
し、これを繊維化することが行なわれている。この方法
は高炉から溶融状態のままで排出された高炉スラグは電
気炉に装入され、電気炉において溶解、成分調整、温度
調整し、その後、例えば遠心力を利用して繊維化する製
綿機に出湯して繊維化する方法であり、これを改善する
ために種々の方法が提案されている。
【0004】例えば、特開平1−83535号公報に
は、溶融状態の高炉スラグを、溶解、成分調整ならびに
温度調整する電気炉を2基設け、2基の電気炉を交互に
繰返して使い分け、溶融原料の製綿機への連続供給を可
能にする方法が記載されている。しかし、この方法では
電気炉を2基設けると云っても、各電気炉はいずれも溶
解、成分調整ならびに温度調整するもので、成分調整や
製綿機に供給される温度調整が不十分で、良好な品質、
特性のロックウ−ルが得られない。
【0005】また、この方法を改善するものとして、特
開昭62−65950号公報には、2つの電気炉を連結
して使用し、1つの電気炉で溶融されたままの高炉スラ
グの溶解、成分調整してから、他の電気炉で温度調整し
てから、溶融原料を製綿機に供給する方法が記載されて
いる。しかし、先の方法を含めてこの方法では、例えば
ケイ石などの成分調整材の電気炉への供給方法に問題が
あって、高炉スラグの成分調整が不十分で、この状態で
あると、仮りに、後の方法の如く、温度調整を行なって
も、未調整または未溶融のものによって電気炉の出湯口
を塞がれ、更に、ケイ石などが供給される電気炉では未
溶融のケイ石などの調整材の表面層が形成され、その上
には更に溶融された高炉スラグが供給されることにもな
って、均一な成分調整ができない。
【0006】さらに、実開昭62−182953号公報
には、溶融スラグ装入装置を炉体の直上に配置し、成分
調整材を傾斜シュ−トを介して、前記溶融スラグ装入装
置から直下に落下供給される溶融スラグの落下流に斜め
に供給する装置が記載されている。しかし、この装置に
しても落下流と交差する供給方式であるため、一部は飛
散し、また落下流に随伴した部分は落下流動が電気炉炉
底に衝突し生じる溶融浴表面に向かう反転流にのって、
溶融浴表面および浴内に分散して、その一部は出滓口に
接近することから、未溶融物となって均一溶解上の問題
が残る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、本発明は上
記問題の解決を目的とし、具体的には、電気炉中でロッ
クウ−ル原料として溶融高炉スラグならびに成分調整材
を溶解、成分調整する際に、均一に成分調整ならびに溶
解ができるほか、成分調整後に電気炉から出滓するとき
に、出滓口の閉塞などの問題がないロックウ−ル原料の
供給法を提案する。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明方法
は、電気炉内にロックウ−ル原料として溶融高炉スラグ
とともに成分調整材を加えて、融解、成分調整する際
に、溶融高炉スラグを、電気炉の出滓口と反対側に溶融
高炉スラグの循環流が形成されるように下向きに供給す
る一方、成分調整材を供給溶融高炉スラグの上面に供給
して、循環流に随伴させることを特徴とする。
【0009】以下、これら手段たる構成ならびにその作
用を図面により、更に詳しく説明すると、次の通りであ
る。
【0010】なお、図1は本発明方法を実施する際に用
いられる装置の一例のフロ−シ−トであり、図2は図1
に示す電気炉のうち溶融高炉スラグならびに副原料が供
給される電気炉において3本の電極の位置と溶融高炉ス
ラグなどの供給位置を示す説明図であり、図3は本発明
方法における電気炉内の溶融高炉スラグや副原料の溶
解、成分調整態様の説明図である。
【0011】まず、図1、図2ならびに図3において、
符号1は高炉、1aは溶融スラグ、2はケイ砂などの成
分調整材、3はケイ砂などを溶解して高炉スラグの成分
を調整する1次電気炉、3aは1次電気炉3内の電極、
4は1次電気炉3からの溶融高炉スラグなどの温度を一
定に保持して繊維化プロセスに排出する2次電気炉、5
は1次電気炉3の出滓口、6は1次電気炉3に高炉1か
らの溶融高炉スラグを供給する傾斜樋、7は取鍋、8は
ケイ砂などの供給口を示す。
【0012】高炉1においては、従来例の通り、鉄鉱石
が製錬され、製錬の結果得られる高炉銑は溶融状態で出
銑される一方、高炉スラグは溶融状態のままで出滓さ
れ、例えば、60トン容量の台車(図示せず)にうけて
1次電気炉3のところに移送される。1次電気炉3にお
いては、溶融スラグ1aは60トンの台車から例えば、
6トンの取鍋7に移され、取鍋7から例えば傾斜樋6を
用いて1次電気炉3に供給される。
【0013】また、溶融スラグ1aの成分を調整するた
めに、副原料としてケイ酸塩鉱石やその他ケイ酸を含む
材料として、例えばケイ砂2を例えば窒素ガスなどの不
活性ガスのキャリヤガスとともに吹込み供給する。高炉
からスラグ組成のままでは例えばSiO2などの酸性成
分が不足して良好な繊維化が不可能であるほかに高炉か
らのままの組成のスラグでは融点が1700℃以上であ
って、溶融状態に保つのには多量の熱エネルギ−を必要
とし、電気炉などの熱設備が大型化し、経済的な面から
も好ましくない。
【0014】このところから、例えば、ケイ砂などの副
原料は、溶融高炉スラグに対し10〜15重量%程度供
給し、キャリヤガスとして供給する窒素ガスによって1
次電気炉3内の圧力を+3〜5mmH2Oに保って、溶
融スラグ1a中でケイ砂などを溶解して均一に混合して
成分調整をする。
【0015】すなわち、高炉から出滓されたままの高炉
スラグ中でSiO2は33〜34%程度であるのに対
し、CaOやMgOが多く、塩基度が高い。このため、
高炉スラグをそのままでは例えば製綿機で十分に繊維化
できる粘度や結着性が得られないが、例えば、ケイ砂の
添加により高炉スラグ中のSiO2 44〜46%程度
に調整され、集綿率を高めることができる。更に、この
ように粘性ならびに結着性が増加するほか、高炉スラグ
の融点は、例えば、Al23等との関連で1400〜1
450℃程度まで降下し、熱エネルギ−もおさえて溶解
できる。
【0016】以上の通り、高炉スラグの成分を調整し、
スラグ温度を低下させるのには、ケイ砂などの副原料
は、この条件を達成するよう、1次電気炉に供給し、均
一に溶解し、混合することが必要である。このために、
図2に示すように、1次電気炉3内に昇降自在の電極3
aを3本具えているときには、各電極3aの中心部に向
けて供給口8から例えば窒素などの非酸化ガスをキャリ
ヤとしてケイ砂などの副原料を供給する。
【0017】すなわち、1次電気炉3内の溶融スラグ上
に副原料を投入したときには、ケイ砂などの副原料は溶
融スラグからの熱によって溶解する。しかし、ケイ砂な
どの副原料への熱の伝達が不十分であったり、同じ電気
炉内で投入される場所によってはケイ砂などの副原料の
溶融がばらつき、局部的に不溶解部分が残る。この未溶
解のケイ砂などは高炉スラグなどとの出滓の際に、出滓
口を閉塞し、定常的に2次の電気炉に溶融スラグを供給
できない。
【0018】また、溶融スラグ上に未溶解のケイ砂など
が残って、所謂棚吊りと云われる現象が発生する。棚吊
りが発生すると、その上に、高炉から新しく溶融スラグ
が供給されたときには、棚吊りを起こしたケイ砂などは
そのまま未溶解のままで残って溶融スラグに反応し混合
しない。このため、適正比のもとでケイ砂などを供給し
ても、溶融スラグ中へのケイ砂などの混合が不十分とな
り、均一に溶融スラグの成分を調整できない。これらの
ところから、本発明では、ケイ砂などは1次電気炉で最
も電流密度が高いところに供給し、ケイ砂などは完全に
溶融する。
【0019】しかし、このようにケイ砂などを最も電流
密度の高いところに供給しても、一部に僅かであっても
未溶解部がどうしても生じることが多い。このところを
改善するために、図3に示すように、高炉1からの溶融
スラグは、電気炉3内で溶融スラグの循環流1bが発生
するよう、例えば傾斜樋6を介して下向きに供給する。
このようにスラグ1aを供給すると、投入されたケイ砂
などは循環流1bに随伴されてスラグ1a内に入って循
環し、溶融されたケイ砂などはこの循環の間にスラグ1
aと良好に混合接触して成分調整され、更に、未溶融の
ケイ砂などは循環流1bに随伴される間に完全に溶融す
る。
【0020】要するに、高炉1からの溶融スラグ1aは
傾斜樋6を介して出滓口5から最もはなれたところで循
環流1bが生じるように供給し、これに併せて、ケイ砂
などの落下点が各電極3aの中心部として、ケイ砂など
を供給する。
【0021】図3において、好ましくは傾斜樋6は3本
の電極3aの中心に、供給する溶融スラグ1aの落下流
が供給されるように向けて配置する。この斜め下向きの
供給方法により溶融スラグ1aの浴内には溶融スラグの
循環流1bが出滓口5の反対方向に発生し、炉底又は側
壁に衝突して反転流となる。また、ケイ砂等成分調整材
の供給口8は、上記落下流の直上または落下点に投入す
ることにより、落下流表面又は落下流により生起される
循環流1bにのって溶融スラグ1aの浴内に侵入させ
る。この侵入し循環流1bに随伴されたケイ砂等成分調
整材は反転流が生じて出滓口5に向かうものの、溶融ス
ラグ1aの浴内の滞留時間が最も長いものとなり、その
未溶融物の生じにくい条件が確保されることになる。
【0022】なお、ケイ砂などは乾燥したものが好まし
く、水分が存在すると、水分が分解して酸素が発生した
り、また、爆発等の危険性があるので水分を十分に除去
したものが用いられる。
【0023】
【実施例】図1、図2ならびに図3に示す電気炉のう
ち、1次電気炉3の3本電極の中心表面部分にケイ砂な
どを供給口8から窒素ガスとともに供給し、傾斜樋6を
介して温度1300℃の溶融スラグ1aを装入した。こ
の際、1次電気炉3内で、溶融スラグの温度を1400
℃前後に昇温し、窒素のキャリヤガスによって炉内圧力
3〜5mmH2Oに保って、溶融スラグの装入量に対し
10〜15重量%のケイ砂など2を吹込んだ。これを2
次電気炉4で温度を1400〜1450℃に保持し、表
1に示す成分のものを遠心力を利用した製綿機で繊維化
したところ、良好に繊維化され、未繊維のままで残るシ
ョットはほとんど存在しなかった。
【0024】なお、比較のために、溶融スラグの吹込み
部分を変化させて、電極の周辺にしたところ、2次電気
炉で保温しても、繊維化の際にショットの発生率が多
く、製品歩止りが大巾に低下した。
【0025】
【表1】
【0026】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明法
は、高炉から供給される溶融スラグにケイ砂などの副原
料を供給して電気炉で溶解、成分調整してから繊維化し
てロックウ−ルを製造する際に、電気炉の電極中心部に
ケイ砂などの副原料を供給する一方、高炉からの溶融ス
ラグを、傾斜樋を介して、電気炉の出滓口と反対側に溶
融スラグの循環流を形成するよう、下向きに供給する。
このため、電気炉内では溶融スラグ上で供給されたケイ
砂などの副原料はほとんど溶融され、溶融されたケイ砂
などは循環流とともに循環流動するために、溶融スラグ
中にケイ砂などが均一に溶融して混合し、良好に成分調
整された溶融スラグが繊維化され、良好なロックウ−ル
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実施する際に用いられる装置の一
例のフロ−シ−トである。
【図2】図1に示す電気炉のうち溶融高炉スラグならび
に副原料が供給される電気炉において3本の電極の位置
と溶融高炉スラグなどの供給位置を示す説明図である。
【図3】本発明方法における電気炉内の溶融高炉スラグ
や副原料の溶解、成分調整態様の説明図である。
【符号の説明】
1 高炉 1a 溶融スラグ 1b 循環流 3 1次電気炉 3a 電極 4 2次電気炉 5 出滓口 6 傾斜樋
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 5/00 - 5/06 C03B 37/00 - 37/16 C21B 13/00 - 13/14

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気炉内にロックウ−ル原料として溶融
    高炉スラグとともに成分調整材を加えて、融解、成分調
    整する際に、前記溶融高炉スラグを、前記電気炉の出滓
    口と反対側に溶融高炉スラグの循環流が形成されるよう
    に下向きに供給する一方、前記成分調整材を供給溶融高
    炉スラグの上面に供給して、前記循環流に随伴させるこ
    とを特徴とするロックウ−ル原料としての溶融高炉スラ
    グならびにその成分調整材の供給方法。
  2. 【請求項2】 前記溶融高炉スラグを下向きに傾斜する
    傾斜樋を介して供給することを特徴とする請求項1記載
    のロックウ−ル原料としての溶融高炉スラグならびにそ
    の成分調整材の供給方法。
  3. 【請求項3】 前記成分調整材をケイ酸を含む調整材で
    あることを特徴とする請求項1又は2記載のロックウ−
    ル原料としての溶融高炉スラグならびにその成分調整材
    の供給方法。
  4. 【請求項4】 前記成分調整材を不活性気体のキャリヤ
    ガスとともに供給することを特徴とする請求項1記載の
    ロックウ−ル原料としての溶融高炉スラグならびにその
    成分調整材の供給方法。
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