JP3230412B2 - 製鋼スラグのエージング処理装置および処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製鋼スラグのエー
ジングを促進するための処理装置およびこの処理装置を
用いたエージング処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼業における製鋼精練過程で発生する
製鋼スラグは、ＣａＯ、ＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＦｅＯ
等の酸化物を主成分とする。溶融状態の製鋼スラグを徐
冷して固化すると、固い結晶質となり、骨材として優れ
た材料特性を有する。

【０００３】しかしながら、高炉スラグと異なり製鋼ス
ラグ中には未滓化石灰（フリーライム）が残存するた
め、固化した製鋼スラグを破砕して所定の粒度に調整し
た後、路盤用材料（路盤材と略す）として使用すると、
雨水等の水分や大気中の二酸化炭素と未滓化石灰とが以
下に示す（１）式、（２）式の反応を起こして、体積膨
張を起こして路盤が崩壊し、道路が破壊する。（これを
膨張破壊性という） ＣａＯ ＋ Ｈ₂ Ｏ ＝Ｃａ（ＯＨ）₂ ・・・・・（１） ＣａＯ ＋ ＣＯ₂ ＝ＣａＣＯ₃ ・・・・・（２） このような膨張破壊性を除去（これをエージング処理と
いう）するため、従来は徐冷した製鋼スラグを破砕した
後、山積みし、大気中で（１）式、（２）の反応を起こ
させて未滓化石灰を水酸化カルシウムまたは炭酸カルシ
ウムに変化させた後、路盤材として使用してきた。

【０００４】しかしながら、このような大気自然養生法
では６か月以上から１年程度の長いエージング時間を要
するため、膨大な養生床面積を必要とする問題や、また
完全に膨張破壊性を除去出来ないという問題があった。

【０００５】特開平４−１７５２５０号公報には、側壁
および底面から蒸気が漏れない構造体とするため、底面
と３面の側壁とをコンクリート製の一体化した箱型のエ
ージング処理槽（ここで１面の側壁は製鋼スラグの搬
入、搬出のため開放されている）とし、この処理槽内に
通気性を有する砕石層を敷き、この砕石層内に蒸気供給
管を埋設したエージング処理装置が開示されている。

【０００６】そして、砕石層上に製鋼スラグを山積みし
た後、蒸気供給管より蒸気を供給し、スラグを加温して
（１）式の反応を加速させて、４８時間程度の短時間に
エージングを完了させる方法が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
４−１７５２５０号公報に開示される技術では、スラグ
層と砕石層と外観、形状が似ているため境界が明瞭でな
い。

【０００８】このため、エージング処理後のスラグをシ
ョベルカー等の重車両を使用して払い出す際に、スラグ
の積み残しを起こしてスラグを踏み潰して通気性は劣化
させたり、またはショベルカーが砕石層を掘り起こして
養生床を損傷させて、多大の補修時間を要してしまう。

【０００９】特に、スラグ層は路盤材として適切な粒度
に調整されており、重車両によって踏み潰され易く、通
気性を劣化させるから、これ以降、踏み潰された箇所に
堆積するスラグ層のエージングが遅れてしまい、品質の
信頼性を欠くという問題が生じていた。

【００１０】一方、特開平４−１７５２５０号公報で開
示されるエージング処理槽内でおよそ３％の体積膨張率
を持つ製鋼スラグをエージング処理すると、処理槽内で
発生する膨張力が側壁に働いて側壁に亀裂を発生させた
り、極端な場合、破壊してしまう。

【００１１】この対策として、特開平６−２５６８１１
号公報には、処理槽の対向するコンクリート製の側壁と
底面（床）とを一体構造とせず、更に側壁を上向きに拡
大させた傾斜構造とし、側壁に働く膨張力を上向きに逃
がして亀裂の発生を軽減する側壁が提案されている。し
かしながら、発明者らは、側壁をこのような構造にして
も完全に膨張力を上向きに逃がすことが出来ず、亀裂の
発生や破壊を防止出来ないことを確認した。

【００１２】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るために提案されたものであって、簡易な装置構成によ
り、スラグ払出しの際にスラグの積み残しをすることな
く、長期間安定して通気性を確保でき、また払出機械に
より養生床を損傷することのないエージング処理装置を
提供し、加えて、エージング処理に伴って発生する膨張
力による側壁の亀裂発生や破壊を防止出来る処理装置お
よびこれらの装置を使用した処理方法を提供することを
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、養生床上に堆
積された製鋼スラグを大気下で水蒸気によってエージン
グする処理装置であって、養生床は、通気性を有する充
填層と、充填層内に埋設された蒸気噴出孔を有する蒸気
供給管を有してなり、充填層の上部には長尺部材が埋設
され、長尺部材の上端表面と充填層表面とが一致するよ
うに配置されていることを特徴とする製鋼スラグのエー
ジング処理装置である。

【００１４】通常、養生床上に製鋼スラグを高さ２〜３
メートル堆積させてスラグ層を形成させた後、蒸気供給
管の蒸気噴出孔より高温の水蒸気を噴出させて、エージ
ング処理をする。

【００１５】このため、水蒸気は充填層内を通過して上
昇しスラグ層全体を高温に加熱する。加熱後、水蒸気は
冷却されて水となってスラグに付着するから、（１）式
の反応は著しく促進されて、スラグ中に残存する未滓化
石灰は短時間（通常、１週間程度）にエージングを完了
して、製鋼スラグの膨張破壊性が除去される。

【００１６】また、エージング終了後のスラグをショベ
ルカー等の重車両を使用して払い出す際に、ショベルカ
ーの爪を鋼材等の長尺部材の上端表面、言い換えるとス
ラグ層と充填層との境界に倣って（接触しながら）、養
生床上に堆積したスラグを収集し積み込むことが出来
る。

【００１７】このようなエージング処理装置を使用すれ
ば、スラグ層と充填層との境界面が明瞭で、スラグの積
み残しを防止出来、積み残しスラグは重車両によって踏
み潰されることがないから、充填層の通気性を阻害する
ことがない。同様に、重車両が充填層を掘り起こして養
生床を損傷させることもないから、養生床の補修もな
い。

【００１８】また車両の荷重を長尺部材で受けられるの
で、充填層を踏み潰すことがない。この結果、養生床の
通気性は長期間安定して確保され、信頼性の高いエージ
ング処理装置を提供出来る。

【００１９】また、本発明では上記エージング処理装置
において、対向しない２個の側面から成る側壁（この場
合、側面コーナー部が結合していても良いし、分割され
ていても良い）か、または側面コーナー部で分割された
３個の側面から成る側壁により養生床を囲うように配置
した製鋼スラグのエージング処理装置とする。

【００２０】前者の場合、対向する１方の側壁が無く開
放されており、膨張力は側壁に働かないから、側壁の亀
裂発生や破壊を防止出来る。後者の場合、コーナー部で
３面の側壁は互いに分割されているため、側壁に作用す
る膨張力が分断されて、大幅に軽減されるため、側壁の
亀裂発生や破壊を防止出来る。

【００２１】更に、本発明ではこれらのエージング処理
装置を使用し、養生床上に製鋼スラグを堆積させてスラ
グ層を形成し、スラグ層の表面をシート状部材で被いつ
つ、蒸気噴出口より蒸気を所定時間供給するエージング
処理方法である。

【００２２】蒸気はシート状部材により、スラグ層の表
面から放散することなく、スラグ層全体は効率良くかつ
均一な温度に加熱されるから、所定時間供給すれば安定
してエージングを完了できる。この結果、均一で信頼性
の高い品質特性を持つエージングスラグを製造できる。
またシート状部材による断熱作用も期待できるから省エ
ネルギーも達成出来る。

【００２３】

【実施例】

実施例１：図１は、本発明に係わるエージング処理装置
の一実施例を示す。

【００２４】ここで、１は養生床、２ａは蒸気供給管
（地上部分）、２ｂは養生床１内に埋設された蒸気供給
管、３は長尺部材、４は製鋼スラグ層、５はビニールシ
ート、６は流量計、７は開閉弁である。

【００２５】養生床１は幅４．０メートル、長さ６メー
トル、地上より深さ６００ｍｍの体積を持つ。この範囲
に粒径１０〜２０ｍｍの大きさに破砕された高炉徐冷ス
ラグが充填されて充填層が形成されているので、蒸気の
通気性は十分に確保されている。

【００２６】この養生床１内には、長手方向に平行して
蒸気供給管２ｂと長尺部材３が埋設されている。長尺部
材３は、厚さ５０ｍｍ（養生床１の水平方向）、幅３０
０ｍｍ（養生床１の深さ方向）、長さ５．５メートル
（養生床１の長手方向）のＩ型状の鋼材を養生床１の幅
方向５００ｍｍピッチで、長尺部材３の上端表面と養生
床１の表面とが一致するように配置されている。

【００２７】蒸気供給管２ｂは内径４１．６ｍｍ、ＳＴ
ＰＧ３７０（ＪＩＳ規格）を地上より深さ２００ｍｍに
養生床１の幅方向５００ｍｍピッチで埋設されている。
また、蒸気供給管２ｂの長手方向の側面の両側には、孔
径５ｍｍの蒸気噴出孔が水平方向に対して下向き角度３
０度に５００ｍｍピッチで開けられている。

【００２８】この養生床１上に、製鋼スラグを底幅３．
０メートル、長さ５メートル、高さ２メートルの台形状
に堆積（図中の斜線で示す部分）させて製鋼スラグ層４
を形成させ、ビニールシート５で被った後、開閉弁７を
開き蒸気供給管２ｂより高温の水蒸気を噴出させると、
製鋼スラグ層４は加熱されて、（１）式による反応が促
進しておよそ１００時間程度の短時間にエージングが完
了する。

【００２９】エージングの完了した製鋼スラグは、ショ
ベルカー等の払出機械（重車両）により払出される。こ
の際に、養生床１は前述のように構成されているので、
ショベルカーの爪を長尺部材の上端表面に接触させなが
ら積み込むことにより、スラグの積み残しを防止でき
る。また長尺部材の上端表面が車両重量を受けるので、
積み残しスラグおよび充填層を踏み潰すことがなく、重
車両が養生床１の底面を掘り起こして損傷させることも
ない。

【００３０】この結果、このように構成されたエージン
グ処理装置を使用すれことにより、養生床１は長期間安
定した通気性が確保され、信頼性の高い路盤材を製造で
きる。また養生床１を補修することもない。

【００３１】実施例２：図２は、実施例１と異なる形状
の長尺部材を埋設して養生床１を構成した図を示す。

【００３２】実施例２では、図２に示すように長尺部材
としてアングル状（コの字型）鋼材の平滑面を養生床１
の底面に一致させて充填層内に埋設する。また、蒸気供
給管２ｂをアングル状鋼材の下部で、かつコの字型内に
配置する。長尺部材の幅（養生床１の水平方向）は２０
０ｍｍ、高さは１５０ｍｍ、長さは５．５メートルであ
る。その他、蒸気供給管２ｂの形状、噴出孔径等は実施
例１と同様の設計とした。

【００３３】この場合、車両重量を幅広い平滑面２００
ｍｍで受け、かつ蒸気供給管２ｂは周囲を囲われるた
め、充填層は荷重を受けにくくなる。この結果、実施例
１に比べ安定した通気性が確保され、配管２ｂは曲がり
難く、また充填材による蒸気噴出口の詰まりも起こり難
くなる。

【００３４】実施例３：図３は側面コーナー部で分割さ
れている側壁により構成されるエージング処理装置の一
実施例を示す。

【００３５】８は側壁であり、実施例１における養生床
１の周囲を１方向の側面が開放され、かつ側面コーナー
部で分割された３個の側壁８で囲うように配置されてい
る。側壁８は逆Ｔ字型をしたコンクリート製で、厚み２
００ｍｍ、全長３メートル（地上高さ２．２メートル、
地中深さ８００ｍｍ）である。

【００３６】側壁８は上述のように構成されているの
で、従来の底面と側壁とが一体化した構造に比べ、膨張
力により亀裂が発生しにくく、破壊されにくい。本実施
例では、側面コーナー部で３個に分割されているので、
更に亀裂が発生しにくく、破壊されにくい。またＴ字部
が地中に埋設されているので、側壁８は倒れ難い。

【００３７】実施例４：図４は対向しない２個の側面か
ら成る側壁により構成されるエージング処理装置の一実
施例を示す。

【００３８】この場合、２個の側壁８は連結している
が、片側の側壁が開放されているため、膨張力が側壁８
に作用せず亀裂の発生及び破壊が起こらない。

【００３９】実施例５：実施例３（図３）エージング処
理装置を使用して、製鋼スラグをエージング処理した結
果を説明する。

【００４０】まず、製鋼スラグとして転炉スラグ、溶銑
予備処理スラグ（主に脱燐処理スラグ）を一定時間冷
却、破砕し、磁選してスラグ中の地金を除去したスラグ
をショベルカーによりエージング処理装置内に搬入し、
高さ２メートルに堆積して、製鋼スラグ層５を形成させ
た。

【００４１】製鋼スラグ層５の表面にビニールシート５
を被せた後、開閉弁７を開き蒸気供給管２ｂより高温の
水蒸気を供給して製鋼スラグの養生を開始した。

【００４２】図５は実施例５における製鋼スラグの養生
パターンを示す。まず、水蒸気量０．５Ｔ／Ｈｒを２４
Ｈｒ供給して製鋼スラグ層５全体をおよそ１００℃に昇
温した。この後、製鋼スラグ層５を１００℃の温度に保
持するため、水蒸気量を０．２Ｔ／Ｈｒに減じて、７２
Ｈｒの保温工程を設けた。その後、水蒸気の供給を停止
して、製鋼スラグ層５を冷却し、スラグをショベルカー
により搬出した。

【００４３】前述したように養生床１に埋設したアング
ル状の長尺鋼材の表面にショベルカーの爪を接触させな
がら、長尺鋼材と充填層の境界を確認しつつ搬出するこ
とによって、製鋼スラグの積み残しもなく、充填層の掘
り起こしも発生しなかった。

【００４４】本実施例により、およそ１００時間程度の
短時間（昇温工程と保温工程を合わせた期間）で、安定
して０．３％以下の水浸膨張率が確保されエージング処
理が完了出来た。

【００４５】

【発明の効果】本発明のエージング処理装置を使用する
により、養生床は損傷しないから補修が不要で、養生床
は長期間安定して通気性が確保され、短時間にエージン
グ処理が可能となり、信頼性の高い路盤材を製造でき
る。また膨張力による側壁の亀裂発生や破壊を防止出
来、側壁の補修も不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるエージング処理装置の一実施例
およびこの装置を使用してエージング処理を実施してい
る状況を示す図である。

【図２】実施例３における長尺部材の形状と蒸気供給管
の配置を示す図である。

【図３】側面コーナー部で分割されている側壁により構
成されるエージング処理装置の一実施例を示す図であ
る。

【図４】対向しない２個の側面から成る側壁により構成
されるエージング処理装置の一実施例を示す図である。

【図５】実施例５で実施した養生パターンを示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 養生床 ２ｂ 埋設された蒸気供給管 ３ 長尺部材 ４ 製鋼スラグ層 ５ ビニールシート ８ 側壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−159938（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 5/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 養生床上に堆積された製鋼スラグ
   を大気下で水蒸気によってエージングする処理装置であ
   って、 養生床は、通気性を有する充填層と、充填層内に埋設さ
   れた蒸気噴出孔を有する蒸気供給管を有してなり、充填
   層の上部には長尺部材が埋設され、長尺部材の上端表面
   と充填層表面とが一致するように配置されていることを
   特徴とする製鋼スラグのエージング処理装置。
2. 【請求項２】 対向しない２個の側面から成る側
   壁か、または側面コーナー部で分割された３個の側面か
   ら成る側壁により養生床を囲うことを特徴とする請求項
   １に記載の製鋼スラグのエージング処理装置。
3. 【請求項３】 養生床上に製鋼スラグを堆積させ
   てスラグ層を形成し、スラグ層の表面をシート状部材で
   被いつつ、蒸気噴出口より蒸気を所定時間供給すること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載のエージン
   グ処理装置を使用したエージング処理方法。