特開 2022-53209 蒸気エージング方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022053209

(43)【公開日】2022-04-05

(54)【発明の名称】蒸気エージング方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 5/00 20060101AFI20220329BHJP

   C21C 5/28 20060101ALI20220329BHJP

   C21C 1/02 20060101ALI20220329BHJP

   C21C 7/00 20060101ALI20220329BHJP

【ＦＩ】

C04B5/00 C

C21C5/28 C

C21C1/02 L

C21C7/00 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020159905

(22)【出願日】2020-09-24

(71)【出願人】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100120329

【弁理士】

【氏名又は名称】天野 一規

(74)【代理人】

【識別番号】100159581

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 勝誠

(74)【代理人】

【識別番号】100159499

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 義典

(74)【代理人】

【識別番号】100106264

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 耕治

(72)【発明者】

【氏名】木口 淳平

(72)【発明者】

【氏名】井上 健

(72)【発明者】

【氏名】笠井 菜生

【テーマコード（参考）】

4G112

4K013

4K014

4K070

【Ｆターム（参考）】

4G112JD02

4G112JE06

4K013CF01

4K014AE01

4K070AB11

4K070BC13

(57)【要約】      （修正有）

【課題】スラグ層内の蒸気の流れを制御することで、製鋼スラグの膨張崩壊を効率的に抑制することが可能な蒸気エージング方法を提供する。
【解決手段】スラグ処理槽内に収容した製鋼スラグにスラグ処理槽の底部側から蒸気を供給し、製鋼スラグを蒸気エージングする方法である。製鋼スラグ中に粒度０．４２５ｍｍ超のスラグが９５質量％以上を占める１又は複数の通気部が設けられたスラグ層を形成する工程を備え、スラグ層の高さをＨ［ｍ］、上記１又は複数の通気部の平均高さをｈ［ｍ］とし、上記スラグ層の底部の面積をＳ［ｍ^２］、上記１又は複数の通気部の底部の合計面積をｓ［ｍ^２］とした場合、下記（１）又は下記（２）の条件を満たす。（１）２／３≦ｈ／Ｈ＜５／６の場合、ｓ／Ｓ≧｛１１．２３－１０．８４×（ｈ／Ｈ）｝／１００（２）５／６≦ｈ／Ｈ≦１の場合、ｓ／Ｓ≧｛３．７－１．８×（ｈ／Ｈ）｝／１００
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スラグ処理槽内に収容した製鋼スラグに上記スラグ処理槽の底部側から蒸気を供給し、上記製鋼スラグを蒸気エージングする方法であって、
上記製鋼スラグ中に粒度０．４２５ｍｍ超のスラグが９５質量％以上を占める１又は複数の通気部が設けられたスラグ層を形成する工程を備え、
上記スラグ層の高さをＨ［ｍ］、上記１又は複数の通気部の平均高さをｈ［ｍ］とし、上記スラグ層の底部の面積をＳ［ｍ^２］、上記１又は複数の通気部の底部の合計面積をｓ［ｍ^２］とした場合、下記（１）又は下記（２）の条件を満たす蒸気エージング方法。
（１）２／３≦ｈ／Ｈ＜５／６の場合、ｓ／Ｓ≧｛１１．２３－１０．８４×（ｈ／Ｈ）｝／１００
（２）５／６≦ｈ／Ｈ≦１の場合、ｓ／Ｓ≧｛３．７－１．８×（ｈ／Ｈ）｝／１００

【請求項2】

上記スラグ処理槽が、その底部から立設される端壁によって画定される閉塞端と、この閉塞端と水平方向に対向する開放端とを有しており、
上記スラグ層形成工程で、上記通気部の上記開放端側の側面を上記閉塞端側から上記開放端側に向けて上方から下方に傾斜させる請求項１に記載の蒸気エージング方法。

【請求項3】

上記スラグ層形成工程で、上記通気部の上記閉塞端側の側面を上記閉塞端側から上記開放端側に向けて上方から下方に傾斜させる請求項２に記載の蒸気エージング方法。

【請求項4】

上記スラグ層形成工程で、上記通気部を上記スラグ処理槽の底部から設ける請求項１、請求項２又は請求項３に記載の蒸気エージング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蒸気エージング方法に関する。

【背景技術】

【0002】

廃棄物の排出量の低減や、天然資源の保護等の観点から、製鋼工程で生成される製鋼スラグ（転炉スラグ、溶銑予備処理スラグ、電気炉スラグ等）の土工材料や路盤材料等として使用が検討されている。

【0003】

一方で、製鋼スラグは、遊離石灰（ＣａＯ）を含有しており、水と反応してＣａ（ＯＨ）_２となり、体積が膨張して崩壊するという欠点を有する。そのため、製鋼スラグを使用するに当たっては、事前に膨張崩壊のおそれを低減しておく必要がある。

【0004】

このような観点から、製鋼スラグをスラグ処理槽内に収容し、製鋼スラグに高温の蒸気を吹き込むことで蒸気エージングする手法が採用されている（特開平８－２５９２８４号公報参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平８－２５９２８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記公報には、スラグ処理槽の底部に粒径の大きい石類からなる床敷層を設け、この床敷層上にスラグを堆積することで、スラグに均一に蒸気を供給できることが記載されている。

【0007】

しかしながら、上記公報に記載されている構成によっては、スラグとは別個に床敷層を配置することを要するため、床敷層を設けた分だけスラグ処理槽に収容できるスラグの容積が減少する。また、上記公報に記載されている構成によっては、スラグ内における蒸気の流れ自体を制御することは困難である。加えて、上記公報に記載されている構成によると、スラグ又は石類の篩分け作業を要することとなり、作業効率が悪化するおそれや、篩分け後の粒の置き場が必要となることで、作業スペースが大きくなるおそれがある。

【0008】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、スラグ層内の蒸気の流れを制御することで、製鋼スラグの膨張崩壊を効率的に抑制することが可能な蒸気エージング方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様に係る蒸気エージング方法は、スラグ処理槽内に収容した製鋼スラグに上記スラグ処理槽の底部側から蒸気を供給し、上記製鋼スラグを蒸気エージングする方法であって、上記製鋼スラグ中に粒度０．４２５ｍｍ超のスラグが９５質量％以上を占める１又は複数の通気部が設けられたスラグ層を形成する工程を備え、上記スラグ層の高さをＨ［ｍ］、上記１又は複数の通気部の平均高さをｈ［ｍ］とし、上記スラグ層の底部の面積をＳ［ｍ^２］、上記１又は複数の通気部の底部の合計面積をｓ［ｍ^２］とした場合、下記（１）又は下記（２）の条件を満たす。
（１）２／３≦ｈ／Ｈ＜５／６の場合、ｓ／Ｓ≧｛１１．２３－１０．８４×（ｈ／Ｈ）｝／１００
（２）５／６≦ｈ／Ｈ≦１の場合、ｓ／Ｓ≧｛３．７－１．８×（ｈ／Ｈ）｝／１００

【0010】

当該蒸気エージング方法は、上記スラグ層形成工程で、上記（１）又は上記（２）の条件を満たすように製鋼スラグ中に上記１又は複数の通気部を形成することで、スラグ層内の蒸気の流れを制御し、上記製鋼スラグの蒸気エージングを効率的に行うことができる。従って、当該蒸気エージング方法は、製鋼スラグの膨張崩壊を効率的に抑制することができる。

【0011】

上記スラグ処理槽が、その底部から立設される端壁によって画定される閉塞端と、この閉塞端と水平方向に対向する開放端とを有しており、上記スラグ層形成工程で、上記通気部の上記開放端側の側面を上記閉塞端側から上記開放端側に向けて上方から下方に傾斜させるとよい。このように、上記スラグ処理槽が、その底部から立設される端壁によって画定される閉塞端と、この閉塞端と水平方向に対向する開放端とを有しており、上記スラグ層形成工程で、上記通気部の上記開放端側の側面を上記閉塞端側から上記開放端側に向けて上方から下方に傾斜させることによって、上記通気部の体積の増加を抑えつつ、上記通気部と上記製鋼スラグとの接触面積を十分に確保しやすい。これにより、蒸気エージング効率を向上しやすい。

【0012】

上記スラグ層形成工程で、上記通気部の上記閉塞端側の側面を上記閉塞端側から上記開放端側に向けて上方から下方に傾斜させるとよい。このように、上記スラグ層形成工程で、上記通気部の上記閉塞端側の側面を上記閉塞端側から上記開放端側に向けて上方から下方に傾斜させることによって、上記通気部と上記製鋼スラグとの接触面積を大きくしやすい。これにより、蒸気エージング効率を向上しやすい。

【0013】

上記スラグ層形成工程で、上記通気部を上記スラグ処理槽の底部から設けるとよい。このように、上記スラグ層形成工程で、上記通気部を上記スラグ処理槽の底部から設けることによって、蒸気を、製鋼スラグを介さず上記通気部に直接的に導入することができる。これにより、蒸気の流れをより確実に制御し、蒸気エージング効率を向上しやすい。

【0014】

なお、本発明において、「粒度」とは、ＪＩＳ－Ｚ８８０１－１：２０１９に準拠した測定方法によって測定される値を意味する。「スラグ層の高さ」とは、スラグ層の任意の１０点における高さの平均値を意味する。なお、「スラグ層の高さ」とは、スラグ処理槽に開放端が設けられている場合、この開放端に起因して生じるスラグ層の傾斜部分（安息角で形成された傾斜部分）を除く領域の任意の１０点における高さの平均値を意味する。「１又は複数の通気部の平均高さ」とは、各通気部について底部と頂部との垂直距離を求めたうえ、全ての通気部についての垂直距離を平均した値を意味する。

【発明の効果】

【0015】

以上説明したように、本発明の一態様に係る蒸気エージング方法は、スラグ層内の蒸気の流れを制御することで、製鋼スラグの膨張崩壊を効率的に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る蒸気エージング方法のフロー図である。

【図2】図２は、図１の蒸気エージング方法で使用するスラグ処理槽を示す模式的斜視図である。

【図3】図３は、スラグ層形成工程によって形成されたスラグ層を示す模式的断面図である。

【図4】図４は、図３のスラグ層の模式的平面図である。

【図5】図５は、スラグの通気度測定装置を示す模式図である。

【図6】図６は、図３とは異なる形態に係るスラグ層の模式的断面図である。

【図7】図７は、実施例及び比較例におけるスラグ層に対する熱電対の挿入箇所を示す模式的平面図である。

【図8】図８は、Ｎｏ．１における熱電対による温度の測定結果を示すグラフである。

【図9】図９は、Ｎｏ．２で形成されたスラグ層の模式的断面図である。

【図10】図１０は、Ｎｏ．２における熱電対による温度の測定結果を示すグラフである。

【図11】図１１は、Ｎｏ．３における熱電対による温度の測定結果を示すグラフである。

【図12】図１２は、Ｎｏ．４で形成されたスラグ層の模式的断面図である。

【図13】図１３は、Ｎｏ．４における熱電対による温度の測定結果を示すグラフである。

【図14】図１４は、Ｎｏ．５における熱電対による温度の測定結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。なお、本明細書に記載の数値については、記載された上限値と下限値とを任意に組み合わせることが可能である。本明細書では、組み合わせ可能な上限値から下限値までの数値範囲が好適な範囲として全て記載されているものとする。

【0018】

［第一実施形態］
＜蒸気エージング方法＞
当該蒸気エージング方法では、スラグ処理槽内に収容した製鋼スラグに上記スラグ処理槽の底部側から蒸気を供給し、上記製鋼スラグを蒸気エージングする。当該蒸気エージング方法は、図１に示すように、上記製鋼スラグ中に粒度０．４２５ｍｍ超のスラグが９５質量％以上を占める１又は複数の通気部が設けられたスラグ層を形成する工程（スラグ層形成工程Ｓ１）を備える。また、当該蒸気エージング方法は、スラグ層形成工程Ｓ１で形成されたスラグ層を蒸気エージングする工程（エージング工程Ｓ２）を備える。

【0019】

〔製鋼スラグ〕
本発明における製鋼スラグとは、製鋼プロセスで製造されるスラグを意味しており、例えば転炉スラグ（脱炭スラグ）、溶銑予備処理スラグ（脱燐スラグ、脱硫スラグ、脱珪スラグ）、電気炉スラグ等が挙げられる。中でも、本発明における製鋼スラグとしては、粒度０．４２５ｍｍ以下のスラグが２０質量％以上含まれるスラグが好適に用いられる。具体的には、本発明における製鋼スラグとしては、転炉スラグが好ましい。当該蒸気エージング方法によると、転炉スラグのような通気性が低く、かつ遊離石灰（ＣａＯ）の含有量が大きいスラグであっても、蒸気エージング効果を十分に高めることができる。

【0020】

〔蒸気エージング装置〕
当該蒸気エージング方法は、図２の蒸気エージング装置１０を用いて行うことができる。蒸気エージング装置１０は、スラグ処理槽１と、スラグ処理槽１の底部１１に配置される複数本の蒸気管２とを備える。

【0021】

スラグ処理槽１は、底部１１から立設される端壁１２と、底部１１から立設され、かつ端壁１２の両側縁に接続される一対の側壁１３とを有する。一対の側壁１３は、互いに対向するように端壁１２の垂直方向に延びている。一対の側壁１３の端壁１２と接続される側と反対側の側縁は、他の側壁が接続されていない自由端縁とされている。スラグ処理槽１は、端壁１２によって画定される閉塞端１２ａと、閉塞端１２ａと水平方向に対向する開放端１２ｂとを有している。スラグ処理槽１は、平面視で、閉塞端１２ａ、開放端１２ｂ及び一対の側壁１３の内面で囲まれる領域がスラグ収容領域として構成されている。

【0022】

スラグ処理槽１のサイズとしては、スラグ処理槽１に収容されたスラグ層を適切に蒸気エージングできる限り特に限定されるものではない。閉塞端１２ａと開放端１２ｂとの間隔の下限としては、例えば１５ｍが好ましく、２０ｍがより好ましい。閉塞端１２ａと開放端１２ｂとの間隔の上限としては、例えば３０ｍが好ましく、２５ｍがより好ましい。一対の側壁１３の内面同士の間隔の下限としては、例えば５ｍが好ましく、７ｍがより好ましい。一対の側壁１３の内面同士の間隔の上限としては、例えば１２ｍが好ましく、１０ｍがより好ましい。端壁１２及び一対の側壁１３の高さの下限としては、例えば１．５ｍが好ましく、２ｍがより好ましい。端壁１２及び一対の側壁１３の高さの上限としては、例えば４．５ｍが好ましく、４ｍがより好ましい。

【0023】

蒸気管２は、スラグ処理槽１の閉塞端１２ａから開放端１２ｂに亘って、一対の側壁１３と平行に延びている。蒸気管２の閉塞端１２ａ側の端部には、蒸気供給機（不図示）が接続されている。蒸気管２には、長手方向に沿って複数の蒸気穴２ａが設けられている。蒸気管２は、周壁の左右両側にそれぞれ複数の蒸気穴２ａを有する。複数の蒸気穴２ａは、蒸気管２の長手方向の両端に亘って等間隔で配置されている。蒸気管２は、蒸気供給機から導入された蒸気を複数の蒸気穴２ａから放出することで、上記スラグ層に蒸気を供給するよう構成されている。

【0024】

蒸気管２の本数としては、特に限定されるものではなく、例えば５本以上１５本以下とすることができる。上記管２の長手方向に隣接する蒸気穴２ａのピッチとしては、特に限定されるものではなく、例えば３０ｃｍ以上５０ｃｍ以下とすることができる。蒸気穴２ａの直径としては、特に限定されるものではなく、例えば３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。

【0025】

（スラグ層形成工程）
スラグ層形成工程Ｓ１では、スラグ処理槽１内に例えば図３及び図４に示すスラグ層４０を形成する。スラグ層形成工程Ｓ１では、例えばスラグ処理槽１内に製鋼スラグ２０を収容したうえで、製鋼スラグ２０の一部分（例えばスラグ処理槽１の平面視における中心部分）をショベルで取り除き、この取り除いた部分に通気部３０を装入することでスラグ層４０を形成する。スラグ層形成工程Ｓ１で形成されるスラグ層４０の平均高さとしては、例えば２．０ｍ以上２．５ｍ以下程度とすることができる。一対の側壁１３の対向方向における通気部３０の平均幅ｗは、スラグ処理槽１の一対の側壁１３の内面同士の間隔Ｗよりも小さい。一対の側壁１３の内面同士の間隔Ｗに対する通気部３０の平均幅ｗの比としては、例えば０．３５以上０．６以下とすることができる。なお。「通気部の平均幅」とは、通気部の底部の任意の１０点における幅の平均値を意味する。

【0026】

スラグ層形成工程Ｓ１では、スラグ層４０の高さをＨ［ｍ］、１又は複数の通気部３０の平均高さをｈ［ｍ］とし、スラグ層４０の底部の面積をＳ［ｍ^２］、１又は複数の通気部３０の底部の合計面積をｓ［ｍ^２］とした場合、下記（１）又は下記（２）の条件を満たすように製鋼スラグ２０中に１又は複数の通気部３０を形成する。
（１）２／３≦ｈ／Ｈ＜５／６の場合、ｓ／Ｓ≧｛１１．２３－１０．８４×（ｈ／Ｈ）｝／１００
（２）５／６≦ｈ／Ｈ≦１の場合、ｓ／Ｓ≧｛３．７－１．８×（ｈ／Ｈ）｝／１００

【0027】

上記（１）及び上記（２）の条件の技術的意義について説明する。本発明者らは、下記式１で求められるＫ値（通気抵抗指数）と蒸気エージング効果との関係を鋭意検討した。Ｋ＝（ΔＰ／Ｌ）／（ρ・Ｕ^ｎ） ・・・１
但し、上記式１において、Ｌ：原料層厚、ΔＰ：原料の圧損、ρ：流体の密度、Ｕ：流体の空塔速度を意味する。

【0028】

その結果、Ｋ値が０．１３を超えると、蒸気エージングの際に棚吊りや局所的な吹き抜けが発生しやすくなることが分かった。この検討結果に基づき、本発明者らは、スラグ層４０のＫ値が０．１３以下になるように１又は複数の通気部３０を設けることで、蒸気エージング効果を高めることができるとの知見を得た。また、粉（粒度０．４２５ｍｍ以下のスラグ）の含有量とＫ値との関係について鋭意検討したところ、Ｋ値を０．１３以下に保つためには、通気部３０における粉の含有量は５質量％以下であることを要することが分かった。さらに、本発明者らは、Ｋ値の好ましい下限値についても検討したところ、Ｋ値が０．０４未満であると、スラグ中の粉の含有量が不十分となり、蒸気が吹き抜けを起こす場合が多くなることが分かった。なお、本発明者らは、粒度の大きいスラグ層の上に粒度の小さいスラグ層を積層し、粒度の大きいスラグ層の下方から空気を導入することで、通気性を改善できるか否かについても検討した。しかしながら、この構成によると、粉の含有量が多い場合には、粒度の小さいスラグ層が浮き上がり、所望の通気性改善効果は得られなかった。

【0029】

本発明者らは、Ｋ値を上記範囲内に収める観点から、図５の通気度測定装置５０を用いてスラグ層４０における１又は複数の通気部３０の好ましい存在態様について検討した。具体的には、直径２００ｍｍ、高さ４００ｍｍの円筒状の本体５１の内周面を粒度０．４２５ｍｍ以下の微粉で被覆し、周壁からの空気の流れを防止したうえで、本体５１内にスラグ試料Ｘを高さ３００ｍｍまで装入した。スラグ試料Ｘは、本体５１の底部の中心部分に粒度０．４２５ｍｍ超のスラグが９５質量％以上を占める製鋼スラグからなる通気部Ｘ１を有し、通気部Ｘ１の周囲に粒度０．４２５ｍｍ以下のスラグが２０質量％以上含まれる転炉スラグからなる製鋼スラグＸ２を有する構成とした。スラグ試料Ｘの装入に当たっては、ホッパー（不図示）を用い、５０ｍｍ篩を介して本体５１内に装入することでスラグ装入時の偏析を抑制した。スラグ試料Ｘの装入後、本体５１の下方側からスラグ試料Ｘ内に空気Ｇを供給した。この際、本体５１に供給される空気Ｇが十分に分散されるよう、本体５１への空気の導入経路には十数個のビー玉５２ａが充填されたロート状の空気導入部５２を設けた。スラグ試料Ｘが流動化する直前まで空気Ｇを供給し、スラグ試料Ｘの底部に取り付けた差圧計５３でスラグ試料Ｘの圧損を測定し、スラグ試料Ｘの高さＨに対する通気部Ｘ１の高さｈの比及びスラグ試料Ｘの底部の面積Ｓに対する通気部Ｘ１の底部の面積ｓの比と、Ｋ値との関係を求めた。この結果を表１に示す。

【0030】

【表1】

【0031】

表１に示すように、ｈ／Ｈ＝２／３の場合、ｓ／Ｓ≧０．０４０でＫ値が０．１３以下となり、ｈ／Ｈ＝５／６の場合、ｓ／Ｓ≧０．０２２でＫ値が０．１３以下となり、ｈ／Ｈ＝１の場合、ｓ／Ｓ≧０．０１８でＫ値が０．１３以下となることが分かる。これらの結果から、線形補間により上述の条件（１）及び（２）が導かれる。

【0032】

また、表１に示すように、ｈ／Ｈ＝２／３の場合、及びｈ／Ｈ＝５／６の場合は、ｓ／Ｓが表１に記載のいずれの値であってもＫ値は０．０４以上である一方、ｈ／Ｈ＝１の場合には、Ｋ値を０．０４以上とするためには少なくともｓ／Ｓ＜０．１の条件を満たすことが必要であることが分かる。これらの結果から、５／６≦ｈ／Ｈ≦１の場合、上記（２）の条件に加え、下記（３）の条件を満たすことが好ましいことが分かる。
（３）ｓ／Ｓ＜０．１

【0033】

スラグ層形成工程Ｓ１では、通気部３０の開放端１２ｂ側の側面を閉塞端１２ａ側から開放端１２ｂ側に向けて上方から下方に傾斜させることが好ましい。当該蒸気エージング方法は、製鋼スラグ２０の一部分をショベルで取り除いた後に、閉塞端１２ａ側から通気部３０を装入することで、通気部３０を構成するスラグの流動を利用して通気部３０の開放端１２ｂ側の側面を容易に傾斜させることができる。当該蒸気エージング方法は、スラグ層形成工程Ｓ１で通気部３０の開放端１２ｂ側の側面を傾斜させることで、通気部３０の体積の増加を抑えつつ、通気部３０と製鋼スラグ２０との接触面積を十分に確保しやすい。これにより、蒸気エージング効率を向上しやすい。

【0034】

スラグ層形成工程Ｓ１では、通気部３０の閉塞端１２ａ側の側面を閉塞端１２ａ側から開放端１２ｂ側に向けて上方から下方に傾斜させることが好ましい。当該蒸気エージング方法は、例えば製鋼スラグ２０の一部分をショベルで取り除いた後に、製鋼スラグ２０に傾斜面を形成し、この傾斜面上に通気部３０を装入することで、通気部３０の閉塞端１２ａ側の側面を傾斜させることができる。当該蒸気エージング方法は、スラグ層形成工程Ｓ１で通気部３０の閉塞端１２ａ側の側面を傾斜させることで、通気部３０と製鋼スラグ２０との接触面積を大きくしやすい。これにより、蒸気エージング効率を向上しやすい。

【0035】

スラグ層形成工程Ｓ１では、通気部３０をスラグ処理槽１の底部１１から設けるとよい。当該蒸気エージング方法は、製鋼スラグ２０の一部分をスラグ処理槽１の底部１１までショベルで取り除いた後、この部分に通気部３０を装入することで、通気部３０をスラグ処理槽１の底部１１から容易に設けることができる。当該蒸気エージング方法は、通気部３０をスラグ処理槽１の底部１１から設けることで、後述するエージング工程Ｓ２で、蒸気を、製鋼スラグ２０を介さず通気部３０に直接的に導入することができる。これにより、蒸気の流れをより確実に制御し、蒸気エージング効率を向上しやすい。

【0036】

（エージング工程）
エージング工程Ｓ２では、スラグ層形成工程Ｓ１で形成されたスラグ層４０に保熱カバー（不図示）を被せたうえ、複数本の蒸気管２からスラグ層４０に蒸気を供給する。エージング工程Ｓ２では、スラグ層４０に複数の熱電対（不図示）を挿入し、スラグ層４０の温度を測りつつ、蒸気エージングすることが好ましい。

【0037】

エージング工程Ｓ２では、例えば全ての熱電対の温度が９０℃以上、好ましくは９３℃以上になるまでスラグ層４０を昇温させ、全ての熱電対の温度が上記下限以上となった状態でスラグ層４０を保熱する。蒸気エージングを効率的に行う観点からは、スラグ層４０の昇温時間は短いことが好ましい。この点について、当該蒸気エージング方法は、スラグ層４０に１又は複数の通気部３０を設けることで、スラグ層４０の通気性を高め、蒸気の流れを安定化させることができる。その結果、スラグ層４０を均一に加熱し、スラグ層４０の昇温時間を短縮することができる。

【0038】

＜利点＞
当該蒸気エージング方法は、スラグ層形成工程Ｓ１で、上述の（１）又は（２）の条件を満たすように製鋼スラグ２０中に１又は複数の通気部３０を形成することで、スラグ層４０内の蒸気の流れを制御し、製鋼スラグ２０の蒸気エージングを効率的に行うことができる。従って、当該蒸気エージング方法は、製鋼スラグの膨張崩壊を効率的に抑制することができる。また、当該蒸気エージング方法は、蒸気の使用量を削減することで蒸気エージングの低コスト化を図ることができる。

【0039】

当該蒸気エージング方法は、通気性を高めるための層をスラグ層４０とは別個に設けることを要しないので、スラグの処理量を大きくして蒸気エージング効率を高めることができる。

【0040】

当該蒸気エージング方法は、スラグ層４０の昇温時間を短くすることで、装置の稼働サイクル数を増加することができる。また、装置の稼働サイクル数を増加することで、装置のコンパクト化を図ることができる。

【0041】

［第二実施形態］
＜スラグ層形成工程＞
図６を参照して、図１の蒸気エージング方法のスラグ層形成工程Ｓ１の変形例について説明する。本実施形態におけるスラグ層形成工程Ｓ１では、製鋼スラグ２１中に粒度０．４２５ｍｍ超のスラグが９５質量％以上を占める複数（２つ）の通気部（第１通気部３１ａ及び第２通気部３１ｂ）が設けられたスラグ層４１を形成する。スラグ層４１は、図３のスラグ層４０と同様、スラグ層４１の高さをＨ［ｍ］、複数の通気部３１ａ、３１ｂの平均高さをｈ［ｍ］とし、スラグ層４１の底部の面積をＳ［ｍ^２］、複数の通気部３１ａ、３１ｂの底部の合計面積をｓ［ｍ^２］とした場合、上述（１）又は（２）の条件を満たしている。

【0042】

スラグ層形成工程Ｓ１では、まずスラグ処理槽１の閉塞端１２ａ側から第１通気部３１ａを形成する予定の領域の手前まで製鋼スラグ２１を装入する。これにより、製鋼スラグ２１の開放端１２ｂ側の側面は、スラグの流動によって、閉塞端１２ａ側から開放端１２ｂ側に向けて上方から下方に傾斜した傾斜面に形成される。続いて、スラグ層形成工程Ｓ１では、第１通気部３１ａを形成する予定の領域と一対の側壁との間の空間に製鋼スラグ２１を装入する。そして、スラグ層形成工程Ｓ１では、製鋼スラグ２１に囲まれた空間（第１通気部３１ａを形成する予定の領域）に第１通気部３１ａを装入する。さらに、スラグ層形成工程Ｓ１では、第１通気部３１ａの形成後に、第１通気部３１ａの開放端１２ｂ側に製鋼スラグ２１を装入してゆく。スラグ層形成工程Ｓ１では、この手順を繰り返し行うことで、図６のスラグ層４１を形成することができる。

【0043】

上述の手順で形成されることで、通気部３１ａ、３１ｂの閉塞端１２ａ側の側面は製鋼スラグ２１の安息角で傾斜した傾斜面となり、開放端１２ｂ側の側面は通気部３１ａ、３１ｂの安息角で傾斜した傾斜面となる。すなわち、通気部３１ａ、３１ｂは、閉塞端１２ａ側の側面及び開放端１２ｂ側の側面がいずれも安息角で傾斜した層状に設けられる。この構成によると、通気部３１ａ、３１ｂの閉塞端１２ａ側の側面及び開放端１２ｂ側の側面は、いずれも閉塞端１２ａ側から開放端１２ｂ側に向けて上方から下方に傾斜する。また、この構成によると、通気部３１ａ、３１ｂの閉塞端１２ａ側の側面と開放端１２ｂ側の側面との傾斜角度は近似する。その結果、通気部３１ａ、３１ｂと製鋼スラグ２０との接触面積を大きくして蒸気エージング効率を向上しやすい。

【0044】

通気部３１ａ、３１ｂは、図３の通気部３０と同様、スラグ処理槽１の底部１１から設けられていることが好ましい。当該蒸気エージング方法は、上述のように、スラグ層形成工程Ｓ１で、製鋼スラグ２１に囲まれた空間に通気部３１ａ、３１ｂを装入することで、通気部３１ａ、３１ｂをスラグ処理槽１の底部１１から容易に設けることができる。

【0045】

＜利点＞
当該蒸気エージング方法は、スラグ層形成工程Ｓ１を上述の手順で行うことによっても、スラグ層４１の蒸気の流れを制御することで、製鋼スラグ２１の膨張崩壊を効率的に抑制することができる。

【0046】

［その他の実施形態］
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

【0047】

上記通気部の具体的な形状は上記実施形態に記載の形状に限定されるものではない。例えば上記通気部の開放端側の側面及び閉塞端側の側面の一方又は両方は傾斜していなくてもよい。

【0048】

上記通気部は、スラグ処理槽の底部から離間して設けられていてもよい。つまり、上記通気部と上記スラグ処理槽の底部との間には製鋼スラグが介在していてもよい。

【実施例0049】

以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。

【0050】

［実施例］
［Ｎｏ．１］
図２の蒸気エージング装置１０を用いて製鋼スラグの蒸気エージングを行った。スラグ処理槽１としては、閉塞端１２ａと開放端１２ｂとの間隔が２３ｍ、一対の側壁１３の内面同士の間隔が８．５ｍ、端壁１２及び一対の側壁１３の高さが２．５ｍのものを用いた。蒸気管２の本数は９本で、外周が１５０ｍｍ×２５０ｍｍの四角筒状のものを用いた。蒸気穴２ａの直径は６ｍｍで、蒸気管２の側壁の対向位置に４００ｍｍピッチで５８か所設けた。

【0051】

この蒸気エージング装置１０に、図３及び図４に示すスラグ層４０を形成した（スラグ層形成工程）。Ｎｏ．１では、閉塞端１２ａから開放端１２ｂ側に１０ｍの間隔を空けた位置の底部１１から通気部３０を形成した。閉塞端１２ａと開放端１２ｂとの対向方向（側壁１３の延在方向）における通気部３０の底部の幅は２．４ｍとした。このスラグ層形成工程によって形成されたスラグ層４０の高さＨは２．４ｍ、通気部３０の平均高さｈは１．９ｍ、スラグ層４０の底部の面積Ｓは１９５．５ｍ^２、通気部３０の底部の面積ｓは９．１ｍ^２であった。通気部３０の閉塞端１２ａ側の側面及び開放端１２ｂ側の側面は、いずれも閉塞端１２ａ側から開放端１２ｂ側に向けて上方から下方に傾斜したものとした。製鋼スラグ２０としては、表２の粒度分布を有する転炉スラグを用いた。通気部３０としては、粒度０．４２５ｍｍ超のスラグが９６．８質量％を占める脱燐スラグを用いた。

【0052】

【表2】

【0053】

上記スラグ層形成工程で形成されたスラグ層に保熱カバーを被せ、この保熱カバーからスラグ層４０に図７の配置で９本の熱電対Ｐ１～Ｐ９を挿入した。具体的には、スラグ処理槽の閉塞端１２ａとのピッチが５ｍとなる位置に３つの熱電対Ｐ７、Ｐ８、Ｐ９を挿入し、これらの熱電対Ｐ７、Ｐ８、Ｐ９から開放端１２ｂ側に６．５ｍのピッチで３つの熱電対Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６を挿入し、さらにこれらの熱電対Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６から開放端１２ｂ側に６．５ｍのピッチで３つの熱電対Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を挿入した。閉塞端１２ａの延在方向と平行な方向に隣接する熱電対同士のピッチは３．２ｍとし、側壁の内面とこの側壁に隣接する熱電対とのピッチは１．０５ｍとした。また、熱電対Ｐ１～Ｐ９のスラグ層４０への挿入深さは２００ｍｍとした。この状態で、各蒸気管２から３ｔｏｎ／ｈｒの流量でスラグ層４０に蒸気を供給した（エージング工程）。このエージング工程における熱電対Ｐ１～Ｐ９による温度の測定結果を図８に示す。

【0054】

［Ｎｏ．２］
上記スラグ層形成工程で、図９のスラグ層４２を形成した以外はＮｏ．１と同様にして蒸気エージングを行った。Ｎｏ．２では、閉塞端１２ａから開放端１２ｂ側に６．５ｍの間隔を空けた位置の底部１１から第１通気部３２ａを設け、さらに第１通気部３２ａから開放端１２ｂ側に４．４ｍの間隔を空けた位置の底部１１から第２通気部３２ｂを設けた。閉塞端１２ａと開放端１２ｂとの対向方向（側壁の延在方向）における第１通気部３２ａ及び第２通気部３２ｂの底部の幅はそれぞれ１ｍとした。このスラグ層形成工程によって形成されたスラグ層４２の高さＨは２．４ｍ、第１通気部３２ａ及び第２通気部３２ｂの平均高さｈは１．９ｍ、スラグ層４２の底部の面積Ｓは１９５．５ｍ^２、第１通気部３２ａ及び第２通気部３２ｂの底部の合計面積ｓは７．６ｍ^２であった。第１通気部３２ａ及び第２通気部３２ｂの閉塞端１２ａ側の側面及び開放端１２ｂ側の側面は、いずれも閉塞端１２ａ側から開放端１２ｂ側に向けて上方から下方に傾斜したものとした。Ｎｏ．２のエージング工程における熱電対Ｐ１～Ｐ９による温度の測定結果を図１０に示す。

【0055】

［Ｎｏ．３］
上記スラグ層形成工程で、図６のスラグ層４１を形成した以外はＮｏ．１と同様にして蒸気エージングを行った。Ｎｏ．３では、閉塞端１２ａから開放端１２ｂ側に６．５ｍの間隔を空けた位置の底部１１から第１通気部３１ａを設け、さらに第１通気部３１ａから開放端１２ｂ側に６．５ｍの間隔を空けた位置の底部１１から第２通気部３１ｂを設けた。閉塞端１２ａと開放端１２ｂとの対向方向（側壁の延在方向）における第１通気部３１ａ及び第２通気部３１ｂの底部の幅はそれぞれ１ｍとした。このスラグ層形成工程によって形成されたスラグ層４１の高さＨは２．４ｍ、第１通気部３２ａ及び第２通気部３２ｂの平均高さｈは１．９ｍ、スラグ層４１の底部の面積Ｓは１９５．５ｍ^２、第１通気部３１ａ及び第２通気部３１ｂの底部の合計面積ｓは７．６ｍ^２であった。第１通気部３１ａ及び第２通気部３１ｂは、閉塞端１２ｂ側の側面が製鋼スラグ２１の安息角で形成され、開放端１２ｂ側の側面が通気部３１ａ、３１ｂの安息角で形成された層状に形成した。Ｎｏ．３のエージング工程における熱電対Ｐ１～Ｐ９による温度の測定結果を図１１に示す。

【0056】

［Ｎｏ．４］
上記スラグ層形成工程で、図１２のスラグ層４３を形成した以外はＮｏ．１と同様にして蒸気エージングを行った。Ｎｏ．４では、閉塞端１２ａから開放端１２ｂ側に４．９ｍの間隔を空けた位置の底部１１から第１通気部３３ａを設け、さらに第１通気部３３ａから開放端１２ｂ側に４．９ｍの間隔を空けた位置の底部１１から第２通気部３３ｂを設け、さらに第２通気部３３ｂから開放端１２ｂ側に４．９ｍの間隔を空けた位置の底部１１から第３通気部３３ｃを設けた。閉塞端１２ａと開放端１２ｂとの対向方向（側壁の延在方向）における第１通気部３３ａ、第２通気部３３ｂ及び第３通気部３３ｃの底部の幅はそれぞれ０．６ｍとした。このスラグ層形成工程によって形成されたスラグ層４３の高さＨは２．４ｍ、第１通気部３３ａ、第２通気部３３ｂ及び第３通気部３３ｃの平均高さｈは１．９ｍ、スラグ層４３の底部の面積Ｓは１８２．８ｍ^２、第１通気部３３ａ、第２通気部３３ｂ及び第３通気部３３ｃの底部の合計面積ｓは６．８４ｍ^２であった。第１通気部３３ａ、第２通気部３３ｂ及び第３通気部３３ｃは、閉塞端１２ｂ側の側面が製鋼スラグ２３の安息角で形成され、開放端１２ｂ側の側面が通気部３３ａ～３３ｃの安息角で形成された層状に形成した。Ｎｏ．４のエージング工程における熱電対Ｐ１～Ｐ９による温度の測定結果を図１３に示す。

【0057】

［比較例］
［Ｎｏ．５］
上記スラグ層形成工程で、製鋼スラグのみからなるスラグ層を形成した以外はＮｏ．１と同様にして蒸気エージングを行った。Ｎｏ．５のエージング工程における熱電対Ｐ１～Ｐ９による温度の測定結果を図１４に示す。

【0058】

＜評価結果＞
図８、図１０、図１１、図１３及び図１４に示すように、スラグ層に１又は複数の通気部を形成したＮｏ．１～Ｎｏ．４は、通気部を形成しなかったＮｏ．５に比べて全ての熱電対Ｐ１～Ｐ９で測定される温度が所定の温度に至るまでの昇温時間が短くなっている。特に、通気部の形状を層状としたＮｏ．３及びＮｏ．４は、全ての熱電対Ｐ１～Ｐ９で測定される温度が所定の温度に至るまでの昇温時間を大きく短縮できている。

【産業上の利用可能性】

【0059】

以上説明したように、本発明の一態様に係る蒸気エージング方法は、蒸気エージング効率を高め、製鋼スラグの膨張崩壊を効率的に抑制するのに適している。

【符号の説明】

【0060】

１ スラグ処理槽
２ 蒸気管
２ａ 蒸気穴
１０ 蒸気エージング装置
１１ 底部
１２ 端壁
１２ａ 閉塞端
１２ｂ 開放端
１３ 側壁
２０、２１、２３ 製鋼スラグ
３０ 通気部
３１ａ、３２ａ、３３ａ 第１通気部
３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ 第２通気部
３３ｃ 第３通気部
４０、４１、４２、４３ スラグ層
５０ 通気度測定装置
５１ 本体
５２ 空気導入部
５２ａ ビー玉
５３ 差圧計
Ｐ１～Ｐ９ 熱電対
Ｘ スラグ試料
Ｘ１ 通気部
Ｘ２ 製鋼スラグ
Ｇ 空気
Ｈ スラグ層の高さ
ｈ 通気部の平均高さ
Ｓ スラグ層の底部の面積
ｓ 通気部の底部の合計面積
Ｗ 一対の側壁の内面同士の間隔
ｗ 一対の側壁の対向方向における通気部の平均幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】