JP5391690B2 - スラグ調整剤 - Google Patents

Description

本発明は、スラグ調整剤に関する。

従来、転炉、取鍋の溶融金属容器の内張耐火物の溶損防止策として、スラグ中のＭｇＯ濃度を調整するために、ＭｇＯを含有するドロマイト、軽焼ドロマイトを投入することが知られている。また、これに代わる添加剤として、転炉解体時に発生するＭｇＯレンガ屑を投入することも知られている。
しかし、このＭｇＯレンガ屑の大きさを３０ｍｍ以上とすると、ＭｇＯレンガ屑が溶解せず、スラグ中のＭｇＯ濃度が上昇しないという問題がある。

そこで、ＭｇＯレンガ屑を５ｍｍ以下に粉砕し、水等のバインダーを添加、混練してブリケット状に成形したスラグ調整剤が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
一方、ディスクペレタイザーで製粒化され、気孔率が高く、かつＭｇＯ含有量の高いスラグ調整剤も提案されており、このスラグ調整剤は、スラグへの溶解速度も優れている（例えば、非特許文献１参照）。

特開平１０−３１７０４０号公報 "Using Self-degradable Magnesia Pellets In Slag Splashing Technology For Protection Of The Conveter Lining" (Refractories and Industrial Ceramics, Vol.46,No.3(2005)157-158, ibid, Vol.46, No.4(2005)225-232)

しかしながら、前記特許文献１に記載の技術では、ブリケット形状が３０ｍｍ〜６０ｍｍであり、成形時の圧力を高くしてハンドリング時に壊れないようにしているため、スラグ中に投入しても溶解速度がまだ低く、スラグ調整剤を過剰に投入しなければ、スラグ濃度を十分に調整することができないという問題がある。
また、前記非特許文献１に記載の技術では、溶解速度は十分高いが、脆く壊れやすいため、ハンドリングしにくいという問題がある。

本発明の目的は、スラグ中での溶解速度が高く、かつハンドリング性の良好なスラグ調整剤を提供することにある。

本発明は、以下の構成を要旨とするものである。
（１）酸化物換算で２０質量％以上、９８質量％以下のＭｇＯを主成分とし、残部がＣａＯ、ＳｉＯ２、カルシウム炭酸化物、及びカルシウム水酸化物の少なくともいずれか一種以上、並びに不可避的不純物からなる原料に、
外掛けで０．１質量％以上、２．０質量％以下の有機系発泡剤を添加し、
さらにバインダーを加えて混練、成形、及び乾燥してなることを特徴とするスラグ調整
剤。
（２）（１）に記載のスラグ調整剤において、
外掛けで０．１質量％以上、２．０質量％以下の有機系発泡剤、及び、外掛けで０．０１質量％以上、０．２質量％以下の有機繊維を添加することを特徴とするスラグ調整
剤。

（３）（１）又は（２）のスラグ調整剤において、
前記原料は、軽焼マグネシア、生ドロマイト、軽焼ドロマイト、蛇紋岩、カンラン岩、
水滑石、焼成ブルーサイト、重焼マグネシア、及び使用済みＭｇＯ含有レンガの少なくと
もいずれか一種以上を出発原料として得られることを特徴とするスラグ調整剤。
請求項１に記載のスラグ調整剤において、
前記原料は、軽焼マグネシア、生ドロマイト、軽焼ドロマイト、蛇紋岩、カンラン岩、
水滑石、焼成ブルーサイト、重焼マグネシア、及び使用済みＭｇＯ含有レンガの少なくと
もいずれか一種以上を出発原料として得られることを特徴とするスラグ調整剤。
（４）（１）乃至（３）のいずれかに記載のスラグ調整剤において、
前記バインダーは、水及び水溶性高分子材料を水に溶解した溶液であることを特徴とするスラグ調整剤。
（５）（１）乃至（４）のいずれかに記載のスラグ調整剤において、
球体換算で直径２０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下の大きさを有することを特徴とするスラグ
調整剤。

本発明によれば、スラグ調整剤が、外掛けで０．１質量％以上、２．０質量％以下の有機系発泡剤を含んで構成されることにより、高い圧力で成形して高強度のハンドリング性の良好なスラグ調整剤とすることが可能であり、かつスラグ投入時には発泡剤が発泡したり、有機繊維が溶けてスラグ調整剤の内部の気孔率が増加して、溶解速度の高いスラグ調整剤とすることができる。

本発明のスラグ調整剤の混練、成形方法は、特に限定されるものではなく、前記原料に発泡剤、有機繊維を添加したものに、水を添加してミキサーで混練し、押出成型機で柱状に成形切断したり、ディスクペレタイザーやドラムミキサーで混練及び成形を同時に行って造粒したり、高圧ブリケッティング造粒方法により造粒してもよい。
また、乾燥方法も特に限定されるものではなく、ホットバス、自然乾燥等適宜選択することができる。

本発明のスラグ調整剤に使用する発泡剤としては、有機系発泡剤としては、アゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジッド、４、４’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジッド等がある。一方、無機系発泡剤としては、炭酸カルシウム、リン酸、重曹、炭酸アンモニウム、亜硝酸ソーダ等がある。
これらの発泡剤のうち、例えば、アゾジカルボンアミドは、ゴム、プラスチックに配合してスポンジ製品を製造するための発泡剤である。これらの発泡剤は、加熱されると発泡剤が分解し、炭酸ガス、窒素ガス、アンモニア等を発生し、スラグ調整剤の内部に気泡構造を形成させる作用がある。
前記発泡剤の添加量を０．１質量％以上、２．０質量％以下としたのは、０．１質量％未満では、発泡による気泡構造の形成が少なく、溶解速度向上に寄与しなくなるからであり、２．０質量％を超えると、成形体の強度が確保できず、ハンドリング性が低下するからである。

本発明のスラグ調整剤に使用する有機繊維としては、ビニロンファイバー、ポリプロピレンファイバー、塩化ビニルファイバー等の有機繊維の他、ポリエステル、ポリアミド、アクリル、セルロース、ナイロン、ポリビニル、ポリエチレン、ポリビニルアルコール等の材質の繊維がある。
これらの有機繊維がスラグ調整剤に含有されていると、スラグ調整剤をスラグ中に投入すると、加熱により有機繊維が液体となってスラグ調整剤から流れ出して空隙化し、スラグ調整剤の比表面積が大きくなってスラグ調整剤の溶解速度が向上する。
前記有機繊維の添加量を０．０１質量％以上、０．２質量％以下としたのは、０．０１質量％未満では、気孔を十分に形成できず溶解速度が向上しないからであり、０．２質量％を超えると、成形が困難となり、強度も低下するからである。
前記有機繊維の長さは、０．５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下とするのが好ましい。０．５ｍｍ未満では、気候を形成する繊維としての効果が得られ難く、２０ｍｍを超えると強度が著しく低下する上、成形しにくくなる。

本発明では、前記原料は、軽焼マグネシア、生ドロマイト、軽焼ドロマイト、蛇紋岩、カンラン岩、焼成ブルーサイト、重焼マグネシア、及び使用済みＭｇＯ含有レンガの少なくともいずれか一種以上を出発原料として得られるのが好ましい。
これらの出発原料をジョークラッシャ、インパクトクラッシャ等の粉砕機で粉砕し、粒径を５ｍｍ以下として、さらに場合によっては焼成したものを、スラグ調整剤の原料とすることができる。

本発明では、スラグ調整剤に使用するバインダーとしては、水及び水溶性高分子を水に溶解した溶液、のいずれか一方が好ましい。
水溶性高分子としては、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等がある。
このようなバインダーを用いることにより、粉状体からなる原料の成形性が向上する。

本発明では、スラグ調整剤の大きさは、球体換算で直径２０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下とするのが好ましい。
スラグ調整剤の形状は球状体である必要はなく、例えば、円柱状体、直方体、その他の多面体形状に成形してもよい。
球体換算で直径２０ｍｍ未満とするとハンドリング性が低下する。一方、直径５０ｍｍを超えるとスラグ中での溶解速度が低下する。

本発明のスラグ調整剤は、次の用途に適用することができる。
（１） 製鋼用転炉で吹練前に生石灰、石灰石等と同時に投入する場合
従来、製鋼用転炉におけるスラグに投入するＭｇＯ源としては、生ドロマイト、軽焼ドロマイト、マグネサイト等のＭｇＯを含む鉱石の他、近年、マグネサイトの微粉を３０ｍｍ程度に造粒したマグネシアボールが世界的に使用されるようになってきたが、スラグ中での溶解速度が低く、スラグ中のＭｇＯ濃度を早期に上げることができなかった。
本発明のスラグ調整剤では、マグネサイトと同時に発泡剤、有機繊維を添加しているため、溶融スラグ中でスラグ調整剤の反応表面積が増大し、短時間で溶解反応が進行する。これにより、従来より短時間でスラグ中のＭｇＯ濃度を上昇させることができ、所定のＭｇＯ濃度に到達させることができるので、スラグ中へのスラグ調整剤の添加量を少なくすることができる。この結果、耐火物の溶損を防止でき、製鋼用転炉の寿命延長化を図ることができる。

（２） 出鋼後、スラグコーティング前にスラグ改質剤として投入する場合
従来、スラグコーティング（スラグスラッシュコーティング、首振りコーティング等）前に投入するスラグ改質剤としては、石灰石や生ドロマイトを投入していた。
石灰石は、安価でスラグを冷却する能力があり、スラグを固化させて炉壁コーティングをさせることで炉体を保護することができるという効果がある。しかし、石灰石は、ＭｇＯを含んでいないので、スラグ中のＭｇＯ濃度を高くすることはできない。
生ドロマイトは、スラグを冷却する能力に加え、スラグ中のＭｇＯ濃度を高くすることができる。また、マグネサイトやブルーサイトを造粒したマグネシアボールはＭｇＯの濃度が高く、スラグ冷却能も有するが、ハンドリング性を考慮した高強度品は、径が生ドロマイトや石灰石に比較して大きく、溶融スラグ中での溶解速度に劣る。
本発明のスラグ調整剤は、従来のマグネシアボールと比較して、発泡剤等を含んでいるために崩壊、溶解し易く、これによりスラグへの未溶解のＭｇＯ量を減らすことができるため、ＭｇＯの濃度が高く、スラグ冷却能も有し、スラグ中での溶解速度も高いので、従来よりも最適なスラグ性状に短時間で到達させることができ、従来よりも少量の添加で所定のＭｇＯ濃度に到達させることができる。この結果、スラグコーティング性が向上し、製鋼用転炉の寿命延長化を図ることができる。

以下、本発明の実施例を説明する。尚、本発明は、以下の実施例に限定されるものでは
ない。
（１） ［参考例１］〜［参考例４］
酸化物換算でＭｇＯが６０質量％〜９０質量％含まれる原料に、外掛けで０．０１質量
％〜２質量％の有機繊維（（株）ユニチカプロテック坂越 タイプＳＭＲ）と、外掛けで
１２質量％のカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とを加え、ディスクペレタイザーに
より造粒を行った後、乾燥させてスラグ調整剤を得た。
（２） ［実施例５］〜［実施例８］
酸化物換算でＭｇＯが６０質量％〜９０質量％含まれる原料に、外掛けで０．５質量％
〜２質量％の発泡剤（三協化成（株） セルマイクＡ）と、外掛けで１２質量％のＣＭＣ
とを加え、ディスクペレターザーにより造粒を行った後、乾燥させてスラグ調整剤を得た
。

（３） ［実施例９］〜［実施例１２］
酸化物換算でＭｇＯが６０質量％〜９０質量％含まれる原料に、参考例１と同様の有機
繊維を外掛けで０．０１質量％〜２質量％、実施例５―実施例８と同様の発泡剤を外掛けで０．５質量％〜２質量％、及びＣＭＣを外掛けで１２質量％加え、ディスクペレタイザーにより造粒を行った後、乾燥させてスラグ調整剤を得た。
（４） ［比較例１］、［比較例２］
酸化物換算でＭｇＯが６０質量％〜９０質量％含まれる原料に、ＣＭＣを外掛けで１２
質量％加え、ディスクペレタイザーにより造粒を行った後、乾燥させてスラグ調整剤を得
た。
実施例５〜実施例１２、比較例１及び比較例２の組成を表１に示す。

（５） 評価方法
実施例５〜実施例１２、比較例１及び比較例２で得られたスラグ調整剤を、円筒状に切
り出し、高周波誘導路でルツボ注に溶解させたスラグに一定時間浸漬させ、円筒状試料の
質量変化を測定して、溶解速度を求めた。
また、見掛け気孔率は、常温、１０００℃、１５００℃の雰囲気にスラグ調整剤を一定
時間曝露した後、それぞれの気孔率を測定した。
実施例５〜実施例１２、比較例１及び比較例２の溶解速度、見掛け気孔率の結果を表１
に示す。

（６）評価結果
表１からわかるように、有機繊維及び発泡剤を添加した実施例５〜実施例１２は、常温における見掛け気孔率は、比較例１及び比較例２とあまり差がなく、従来のものと同様に取り扱うことのできるハンドリング性を有することが確認された。
一方、実施例５〜実施例１２は、１０００℃以上での見掛け気孔率が、同じＭｇＯ含有量
の組成のスラグ調整剤で比較すると、比較例１及び比較例２よりも大きくなっており、１
０００℃以上における表面積が大きくなり、スラグ中に浸漬し易い状態となっていること
が確認された。
さらに、溶解速度も従来の比較例１及び比較例２よりも大きくなっており、スラグ中に
あっては、短時間で溶解することが確認された。
特に、有機繊維及び発泡剤を添加した実施例９〜実施例１２では見掛け気孔率、溶解速
度が比較例１及び比較例２よりも大幅に大きくなっており、スラグ中で非常に溶けやすく
なっていることがわかる。
以上のことから、本発明のスラグ調整剤によれば、常温ではハンドリング性が良好であ
り、スラグ中に投入するとスラグ中での溶解速度が従来のものよりも高く、短時間で溶解
することが確認された。

Claims (5)

1. 酸化物換算で２０質量％以上、９８質量％以下のＭｇＯを主成分とし、残部がＣａＯ、
   ＳｉＯ２、カルシウム炭酸化物、及びカルシウム水酸化物の少なくともいずれか一種以上
   、並びに不可避的不純物からなる原料に、
   外掛けで０．１質量％以上、２．０質量％以下の有機系発泡剤を添加し、
   さらにバインダーを加えて混練、成形、及び乾燥してなることを特徴とするスラグ調整
   剤。
2. 請求項１に記載のスラグ調整剤において、
   外掛けで０．１質量％以上、２．０質量％以下の有機系発泡剤、及び、外掛けで０．０１質量％以上、０．２質量％以下の有機繊維を添加することを特徴とするスラグ調整
   剤。
3. 請求項１又は請求項２に記載のスラグ調整剤において、
   前記原料は、軽焼マグネシア、生ドロマイト、軽焼ドロマイト、蛇紋岩、カンラン岩、
   水滑石、焼成ブルーサイト、重焼マグネシア、及び使用済みＭｇＯ含有レンガの少なくと
   もいずれか一種以上を出発原料として得られることを特徴とするスラグ調整剤。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスラグ調整剤において、
   前記バインダーは、水及び水溶性高分子材料を水に溶解した溶液であることを特徴とするスラグ調整剤。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のスラグ調整剤において、
   球体換算で直径２０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下の大きさを有することを特徴とするスラグ
   調整剤。