JPS61111947A - 製鋼スラグの改質方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ダイカルシウムシリケートを主体とする製鋼
スラグ、すなわちステンレス＃を溶製時に発生する製鋼
スラグの改質方法に関し、特にこの明細書で述べる技術
内容は、スラグ中のダイカルシウムシリケートをβ型の
結晶に効率良く安定化させ、冷却時の結晶転移に伴なう
粉化が防止できるように改質する方法について提案する
。

（従来の技術） ステンレス鋼の精錬時に発生するスラグは、ＯａＯ−Ｓ
ｉｎ、　−ＭｇＯを主体としており、特に（３ａＯとＳ
ｉｎ、、との比が２＝１に近いダイカルシウムシリケー
ト（以下２０ａＯ・ｓｉ、ｏ、と記す）の生成が多いた
め、冷却時に粉化する現象がある。このために砕石（バ
ラス）としての分野で使用できず、利用価値のないまま
投棄されていたのが実情である。

上記２０ａＯ・Ｓ１０．は温度変化により結晶移動する
ことが知られており、高温からα型、α型、β型、ｒ型
を示す。通常の場合α型→α型→ｒ型へと転移する。こ
の結晶転移に際してα型の比重は８．８１なのにｒ型の
比重は２．９７であるから約１２憾の体積膨張をしその
結果結晶単位にまで粉化する。

ところが特定の条件を付与すれば、α型からｒ型に転移
することなく、準安安相のβ型になる場合がある。すな
わち、第８成分を固溶させれば、αかもβ型へと結晶転
移し、はとんど体積変化がなく、粉化な伴なわないこと
が知られている。

例えば、「窯業工学ハンドブック（１９７８年）技報堂
出版、Ｐ、１６２８Ｊ、「耐火物工学（１９６２年）技
報堂、Ｐ、１８８Ｊによると、β型安定剤トシてＢｓ０
ａ　＃　Ｐｓｉｓ　ａ　ｃｒ、ｏ、などイオン半径がＳ
ｉイオンより小さなものが効果的であることが明らかに
されている。したがって、２ＱａＱ・ＳｉＯ、を主体と
するステンレス鋼溶製時のスラグにもこれらの安定剤を
用いれば粉化を防止することが可能になる。

このような知見を基礎とした特開昭５５−１２８５１８
号として提案されている従来技術は、ステンレス鋼溶製
時の溶融スラグにＢ２Ｏ３を０．４〜５重量優添加し、
２２°Ｃ／ｍｉｎ以上の冷却速度で８００°Ｃまで冷却
することにより粉化を阻止する方法について開示してい
る。

（発明が解決しようとする問題点） 一般にＢ、Ｏ，ｊｉは、例えば上記「窯業工学ハンドブ
ック」によると０ａ３（Ｂｏｇ　）ｓでｏ、ａ重ｉｉ％
、いわゆるＢ２Ｏ，換算にすると０．０８８重ｉ１係添
加するだけで十分β型にできるとされており、本来はご
く少量の添加でも粉化防止が可能な筈である。

この点上記特開昭５５−１２８５１８号の技術は、含硼
素鉱物をかなり余計に添加しており、拡散やＢ２Ｏ３歩
留りが悪いことを意味している。このことは、我国の場
合硼素鉱石がほとんど取れず、外国からの輸入にたよっ
ているために高価なことを考えると、かかる従来技術は
改善が必要であった。

（問題点を解決するための手段） 上記カルシウムシリケートを主体とするスラグ中のｚｃ
　ａｏ・５ｉｎ２結晶の大きさは、通常数ミクロンから
数十ミクロン程度の細かいものである。従って溶融状態
のスラグに硼素鉱石（安定剤）で改質するにあたっては
、この数十ミクロン以下の細部にまで安定剤が拡散され
なければ効果が期待できない。ところが溶融状態のスラ
グはいわば粘性液体であり、機械的攪拌をもってしても
ミクロンオーダーまでの拡散は難しい。その結果、添加
された安定剤は、部分的に濃淡を生じ、冷却後にβ型と
ｒ型が混在して粉化する部分と塊になる部分とになる。

一方、安定剤の方をミクロンサイズのものにしても、結
局粘性スラグ中へ粉を混ぜるわけであるから上述したと
同じ濃淡を生じ、均一拡散が困難である。

そこで本発明は、高温における水が極めて大きな圧力を
生み出すことに着目し、添加する安定剤が瞬時に高温の
溶融スラグに包まれれば、水が生み出す圧力を爆裂作用
として有効に利用できることに着目した。この着目に従
い本発明は、ダイカルシウムシリケートを主体とする製
鋼溶融スラグに、スラグ冷却時の粉化を防止すべく含硼
素鉱物を添加してその改質を図るにあたり、結晶水を４
〜１２重量優重量路した上記含硼素鉱物を添加するとい
う手段を採用して、上記問題点を克服することとしたの
である。

（作用） 本発明においては、安定剤として添加する含はう素鉱物
に一定量の水分を帯同させることとしたのであるが、そ
の水分は単に鉱物表面を發うように、即ち単に水が付着
していれば足りるというものではなく、高温域に維持さ
れたときに始めて含有する水分をはき出すものではなけ
ればならない。

なぜならば、付着水の形では添加直前に高熱溶融スラグ
の副射熱により瞬時に蒸発してしまい、溶融スラグが包
囲した時にはそのほとんどの水分が無くなって有効な爆
裂拡散作用が得られないからである。結晶水の場合気化
するのが数１００℃のところであるから、溶融スラグで
包囲されるまで十分に持ちこたえられ、脱結晶水温度に
なって初めて水を放出する。しかもこの温度では水蒸気
がすでに１１００気圧になっており、本発明で望む爆裂
的な拡散作用に有効に働く。さらに都合の良いことには
、脱結晶水した添加物は元の結晶形を失いバラバラの状
態となるため、一層拡散を助けることになる。

本発明において、安定剤として添加する物質としてはＢ
、Ｏ、含有鉱物やＰ、０．含有鉱物、Ｏｒ、Ｏ，含有鉱
物が考えられるが、そのうち結晶水をもつ鉱物で比較的
入手し易いものとなると、Ｂ、Ｏ，含有鉱物にしぼられ
てくる。すなわち、はう砂（Ｈａｓｏ・ｇＢ、Ｏ，−Ｉ
Ｑ　Ｈ，Ｏ）やカーン石（Ｈａ、Ｏｅ　ｚｎ、ｏ、−４
Ｈ，ｏ　）　、灰硼石（２０＆Ｏ−１３Ｂ、Ｏ，−５Ｈ
！Ｏ）　、曹灰硼石（２０ａＯ−Ｎａ、Ｏ−５Ｂ、Ｏ，
−１６Ｈ，Ｏ）等であり、それらの各結晶水量は４７．
２　％　、　２６．３鴫、２１．９係、８５．５％であ
る。

しかし、上記含はう素鉱物をそのまま使用すると結晶水
が多すぎるため、水蒸気の吹き上げる力が′強くなり、
添加物を吹き飛ばし、添加歩留りを却って悪くするばか
りでなく、作業環境も急くすることになる。そこで本発
明では、種々実験した結果これら添加物をあらかじめ５
００〜６００℃の温度に加熱し、残りの結晶水が４％〜
１２憾になるよう脱水操作を加えることが有効であるこ
とを知見した。結晶水量を４〜１２憾に限定した理由は
、４壬以下では添加歩留りは高くなるが結晶水量が少く
爆裂拡散が少ないため、個々の結晶の単位まで拡散せず
均一改質が難しい。一方、それが１２僑以上では、結晶
水量が多過ぎて爆裂拡散が強・過ぎ、せっかく添加して
も吹き飛ばされる量が多く、歩留りを低下させてしまう
からである。

（実施例） 灰硼石（化学式２０ａＯ−３ＢｓＯ８−５Ｈ，Ｏ１結晶
水２２．５　％　）の粉末試料を、ベルト式間接加熱炉
を用いて５５０°Ｃで脱結晶水させることにより残結晶
水を２憾、４鴫、７係、１２僑、１５％とシタ試料を隼
備した。各々試料をスラグ受鍋に前置しておき、約１６
００℃のステンレス鋼溶製スラグ約１２トンをこの受鍋
に注いだ。約１時間後冷却ヤードでこの改質したステン
レス！！１溶製スラグを排滓し、自然放冷の後この改質
スラグの性状を調べたところ表−１の結果を得た。

以上の例で明らかなように、残結晶水４％以下では添加
歩留りは良いが、拡散不足でＢ、０８の多い部分と少い
部分に偏在し、結果として粉化する部分と、小砂利程度
の塊状になる部分とになってしまう。また、残結晶水１
２係以上では爆裂拡散が強すぎて添加物が吹き飛ばされ
、添加歩留りが悪く粉化してしまうという結果が確めら
れた。

（発明の効果） このように本発明によれば、含はう素鉱物をスラグ中に
均一拡散させることができるので、より少ない量の安定
剤で効果的な粉化阻止が果され、高価な安定剤を少量で
スラグの改質が図れ、またスラグ再利用の両面からも省
資源が図れ非常に有益である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ダイカルシウムシリケートを主体とする製鋼溶融ス
   ラグに、スラグ冷却時の粉化を防止すべく含硼素鉱物を
   添加してその改質を図るにあたり、結晶水を４〜１２重
   量％に調整した上記含硼素鉱物を添加することを特徴と
   する製鋼スラグの改質方法。