(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｇ及びＭｎを含み、
非晶質な連続相を有し、
全体１００質量％に対して、ＦｅとＳｉとＣａとを、各々ＦｅＯ換算、ＳｉＯ２換算又はＣａＯ換算による合計含有量が５０．０質量％以上であるとともに、
ＦｅをＦｅＯ換算で６．０質量％以上３５．０質量％以下、ＳｉをＳｉＯ２換算で１５．０質量％以上３５．０質量％以下、ＣａをＣａＯ換算で１０．０質量％以上３５．０質量％以下含有することを特徴とするショットブラスト用研削材。
【請求項２】
全体１００質量％に対して、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で３．０質量％以上２５．０質量％以下含有する請求項１に記載のショットブラスト用研削材。
【請求項３】
全体１００質量％に対して、ＭｎをＭｎＯ換算で２．０質量％以上２０．０質量％以下含有する請求項１又は２に記載のショットブラスト用研削材。
【請求項４】
Ｔｉを含み、
全体１００質量％に対して、ＴｉをＴｉＯ２換算で０．０１質量％以上１０．０質量％以下含有する請求項１乃至３のうちのいずれかに記載のショットブラスト用研削材。
【請求項５】
Ｃｒを含み、
全体１００質量％に対して、ＣｒをＣｒ２Ｏ３換算で０．５質量％以上５．０質量％以下含有する請求項１乃至４のうちのいずれかに記載のショットブラスト用研削材。
【請求項６】
溶融スラグを風砕して得られたスラグ粒子である請求項１乃至５のうちのいずれかに記載のショットブラスト用研削材。
【請求項７】
前記溶融スラグは、電気炉スラグである請求項６に記載のショットブラスト用研削材。
【請求項８】
前記溶融スラグは、成分調整材として廃ガラス及び／又は珪砂を含む請求項６又は７に記載のショットブラスト用研削材。
【請求項９】
前記廃ガラスは、自動車用ガラスである請求項８に記載のショットブラスト用研削材。
【請求項１０】
請求項６又は７に記載のショットブラスト用研削材の製造方法であって、
前記溶融スラグ又は前記電気炉スラグを風砕してスラグ粒子を形成する風砕工程と、
前記スラグ粒子を下方へ落下させながら、又は、下方へ落下させた後、水を吹き付けて、前記スラグ粒子を冷却する冷却工程と、
前記スラグ粒子を搬送しながら脱水する脱水搬送工程と、を備えることを特徴とするショットブラスト用研削材の製造方法。
【請求項１１】
請求項８又は９に記載のショットブラスト用研削材の製造方法であって、
前記溶融スラグ又は前記電気炉スラグに、廃ガラス及び／又は珪砂を成分調整材として添加する成分調整工程と、
前記成分調整工程を経て得られた溶融スラグ又は電気炉スラグを風砕してスラグ粒子を形成する風砕工程と、
前記スラグ粒子を下方へ落下させながら、又は、下方へ落下させた後、水を吹き付けて、前記スラグ粒子を冷却する冷却工程と、
前記スラグ粒子を搬送しながら脱水する脱水搬送工程と、を備えることを特徴とするショットブラスト用研削材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショットブラスト用研削材及びその製造方法に関する。更に詳しくは、Ｆｅ成分、Ｓｉ成分及びＣａ成分を主成分としたショットブラスト用研削材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鋼スラグは、各種金属材料の溶解、精錬時などに原料の１０〜３０質量％も生成される場合がある。このため、製鋼スラグを有効活用する方法が種々検討されている。なかでも、製鋼スラグを粒子化して利用することが考えられており、増量材や研削材等として用いられる。なかでも、研削材としては、圧壊強度が大きい粒子を得ることができ、粒子化した製鋼スラグを用いた研削材としては下記特許文献１及び下記特許文献２に開示された技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−４７３６５号公報
【特許文献２】特開２００８−４５００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
製鋼スラグを利用した研削材では、Ｆｅ含有量が高い製鋼スラグを用いて、Ｆｅ濃度が高い研削材を製造しようとすると、圧壊強度が十分に得られなかったり、圧壊強度のばらつきを生じたりするという問題がある。このため、研削材を得るにはＦｅ濃度の低い製鋼スラグを利用するか、又は、成分調整によってＦｅ濃度を下げた調整スラグが利用されるのが現状である。【０００５】
上記特許文献１は、電気製鋼炉から排出される還元スラグの溶融物に、各種成分を含む粉化防止剤を反応させて得られた溶融スラグを冷却した硬化物を破砕して得られたショットブラスト用粒体が開示されている。しかし、特許文献１に開示された、研削材のＦｅ濃度は、スケールなどの鉄酸化物が添加されてもなお、２．４６〜３．０１質量％と低く、Ｆｅ濃度が高い研削材については検討がなされてない。
また、上記特許文献２は、非晶質のブラスト用の研削材が開示されている。しかし、特許文献２に開示された、研削材のＦｅ濃度は５質量％であり、Ｆｅ濃度が高い研削材については検討がなされてない。【０００６】
本発明は、上記従来の技術に鑑みてなされたものであり、Ｆｅ濃度がＦｅＯ換算で６〜３５質量％と高い範囲においても圧壊強度が大きいショットブラスト用研削材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】
【０００７】
本発明は以下のとおりである。
（１）請求項１に記載のショットブラスト用研削材は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｇ及びＭｎを含み、
非晶質な連続相を有し、
全体１００質量％に対して、ＦｅとＳｉとＣａとを、各々ＦｅＯ換算、ＳｉＯ２換算又はＣａＯ換算による合計含有量が５０．０質量％以上であるとともに、
ＦｅをＦｅＯ換算で６．０質量％以上３５．０質量％以下、ＳｉをＳｉＯ２換算で１５．０質量％以上３５．０質量％以下、ＣａをＣａＯ換算で１０．０質量％以上３５．０質量％以下含有することを要旨とする。【０００８】
（２）請求項２に記載のショットブラスト用研削材は、請求項１に記載のショットブラスト用研削材において、全体１００質量％に対して、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で３．０質量％以上２５．０質量％以下含有することを要旨とする。
（３）請求項３に記載のショットブラスト用研削材は、請求項１又は２に記載のショットブラスト用研削材において、全体１００質量％に対して、ＭｎをＭｎＯ換算で２．０質量％以上２０．０質量％以下含有することを要旨とする。
（４）請求項４に記載のショットブラスト用研削材は、請求項１乃至３のうちのいずれかに記載のショットブラスト用研削材において、Ｔｉを含み、
全体１００質量％に対して、ＴｉをＴｉＯ２換算で０．０１質量％以上１０．０質量％以下含有することを要旨とする。
（５）請求項５に記載のショットブラスト用研削材は、請求項１乃至４のうちのいずれかに記載のショットブラスト用研削材において、Ｃｒを含み、
全体１００質量％に対して、ＣｒをＣｒ２Ｏ３換算で０．５質量％以上５．０質量％以下含有することを要旨とする。
（６）請求項６に記載のショットブラスト用研削材は、請求項１乃至５のうちのいずれかに記載のショットブラスト用研削材において、溶融スラグを風砕して得られたスラグ粒子であることを要旨とする。【０００９】
（７）請求項７に記載のショットブラスト用研削材は、請求項６に記載のショットブラスト用研削材において、溶融スラグが電気炉スラグであることを要旨とする。
（８）請求項８に記載のショットブラスト用研削材は、請求項６又は７に記載のショットブラスト用研削材において、溶融スラグは、成分調整材として廃ガラス及び／又は珪砂を含むことを要旨とする。
（９）請求項９に記載のショットブラスト用研削材は、請求項８に記載のショットブラスト用研削材において、廃ガラスが、自動車用ガラスであることを要旨とする。
（１０）請求項１０に記載のショットブラスト用研削材の製造方法は、請求項６又は７に記載のショットブラスト用研削材の製造方法であって、
前記溶融スラグ又は前記電気炉スラグを風砕してスラグ粒子を形成する風砕工程と、
前記スラグ粒子を下方へ落下させながら、又は、下方へ落下させた後、水を吹き付けて、前記スラグ粒子を冷却する冷却工程と、
前記スラグ粒子を搬送しながら脱水する脱水搬送工程と、を備えることを特徴とするショットブラスト用研削材の製造方法。
（１１）請求項１１に記載のショットブラスト用研削材の製造方法は、請求項８又は９に記載のショットブラスト用研削材の製造方法であって、
前記溶融スラグ又は前記電気炉スラグに、廃ガラス及び／又は珪砂を成分調整材として添加する成分調整工程と、
前記成分調整工程を経て得られた溶融スラグ又は電気炉スラグを風砕してスラグ粒子を形成する風砕工程と、
前記スラグ粒子を下方へ落下させながら、又は、下方へ落下させた後、水を吹き付けて、前記スラグ粒子を冷却する冷却工程と、
前記スラグ粒子を搬送しながら脱水する脱水搬送工程と、を備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のショットブラスト用研削材によれば、ＦｅＯ濃度が６．０〜３５．０質量％と高い範囲においても圧壊強度が大きいショットブラスト用研削材とすることができる。このため、研削性に優れるとともに、研削時の粒子の破壊が抑制され、粉塵量が少なく再利用性に優れたショットブラスト用研削材とすることができる。【００１１】
更に、本発明のショットブラスト用研削材が、溶融スラグを風砕して得られたスラグ粒子である場合には、溶融状態のスラグから直接に粒形状が得られているため、製鋼スラグの塊状物を破砕して粒子化した研削材に比べて本来的に優れた圧壊強度を得やすい。また、破砕によるロスなく、製鋼スラグをショットブラスト用研削材に変換でき、生産効率に優れる。【００１２】
溶融スラグが成分調整材として廃ガラスを含む場合には、廃ガラスを有効活用することができる。更に、その廃ガラスが自動車用ガラスである場合には、自動車用途の廃ガラスを有効活用することができる。特に自動車のスクラップ処理によって生じる自動車用ガラスは、取り除くことが難しい樹脂部品及び金属部品を伴っていることが多く、リサイクル活用が困難であり、埋め立て処分されている。しかし、本発明では、樹脂部品を伴っていても、有効な成分調整材として問題無く活用でき、ゴミ減量に寄与できる。【００１３】
本発明のショットブラスト用研削材の製造方法によれば、ＦｅＯ濃度が６．０〜３５．０質量％と高い範囲においても圧壊強度が大きいショットブラスト用研削材を製造できる。このため、研削性に優れるとともに、研削時の粒子の破壊が抑制され、粉塵量が少なく再利用性に優れたショットブラスト用研削材を製造できる。
また、このようなショットブラスト用研削材を連続的に製造でき、更には、小さなスペースで製造できる。そして、風砕スラグを下方へ落下させながら、又は、下方へ落下させた後、水を吹き付けて、スラグ粒を冷却する冷却工程を有することで、平面方向に大きなスペースを使用する必要がなく、小さなスペースでショットブラスト用研削材を安定して製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のショットブラスト用研削材における相形態を説明する説明図であって、（ａ）及び（ｂ）は本発明に含まれる相形態であり、（ｃ）は本発明に含まれない相形態である。
【図２】実施例で用いたショットブラスト用研削材製造装置を模式的に示す説明図である。
【図３】図２のショットブラスト用研削材製造装置における風砕手段の近傍を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を詳しく説明する。
［１］ショットブラスト用研削材
本発明のショットブラスト用研削材は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｇ及びＭｎを含み、
非晶質な連続相を有し、
全体１００質量％に対して、ＦｅとＳｉとＣａとを、各々ＦｅＯ換算、ＳｉＯ２換算又はＣａＯ換算による合計含有量が５０．０質量％以上であるとともに、
ＦｅをＦｅＯ換算で６．０質量％以上３５．０質量％以下、ＳｉをＳｉＯ２換算で１５．０質量％以上３５．０質量％以下、ＣａをＣａＯ換算で１０．０質量％以上３５．０質量％以下含有することを特徴とする。
【００１６】
上記「非晶質な連続相」とは、即ち、主たる部位が非晶質であることを表す。具体的には、光学顕微鏡により、５００倍に拡大して観察した切断面に、非晶質相（非晶質な連続相１）１相のみが認められる｛図１（ａ）参照）か、或いは、結晶相２（結晶粒、結晶粒の大小は問わない）が認められる場合には、当該結晶相２が、連続相となった非晶質相１に囲まれて存在している｛図１（ｂ）参照）ことを表す。即ち、結晶相２が認められる場合には、非晶質相１中に結晶相２が分散された形態であることを表す。観察された相が非晶質であるか結晶であるかは、Ｘ線回折測定により判定される。即ち、Ｘ線回折測定により得られるチャートがハロー図形であれば非晶質であり、帰属可能なピークが認められれば結晶である。本発明のショットブラスト用研削材において、非晶質な連続相１によって囲まれて存在される結晶としては、例えば、スピネル結晶が挙げられる。
一方、非晶質な連続相を有さない形態としては、図１（ｃ）が例示される。即ち、結晶質な連続相３（微細結晶が集合されてなる多結晶相）を有する形態が挙げられる。この形態では、結晶相として連続相３の一部に、他部よりも粗大な結晶となって析出された粗大結晶４が認められる場合が多い。また、この形態においても、スピネル結晶などの結晶相２が析出されている場合がある。
【００１７】
本発明のショットブラスト用研削材には、少なくとも、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｇ及びＭｎが含まれる。
更に、本ショットブラスト用研削材全体を１００質量％とした場合に、Ｆｅ、Ｓｉ及びＣａは、各々ＦｅＯ換算、ＳｉＯ２換算又はＣａＯ換算による合計含有量において５０．０質量％以上含有される。
【００１８】
上記「Ｆｅ」は、本ショットブラスト用研削材全体を１００質量％とした場合にＦｅＯ換算で６．０質量％以上３５．０質量％以下含有される。従来、ＦｅＯ換算含有量が６．０質量％以上と高い製鋼スラグから圧壊強度が大きいショットブラスト用研削材を得ることが困難であった。しかし、本発明の研削材の組成範囲であれば、圧壊強度が大きいショットブラスト用研削材とすることができる。具体的には、粒径２．０ｍｍにおける圧壊強度を２０ｋｇｆ以上とすることができる。
一方、ＦｅのＦｅＯ換算含有量が３５．０質量％を越えると、圧壊強度のばらつきを小さくすることが困難となる傾向にあるとともに、高い圧壊強度を十分に維持することが困難となる傾向にある。具体的には、粒径２．０ｍｍにおける圧壊強度を２０ｋｇｆ以上に維持することが困難となる傾向にある。
このＦｅのＦｅＯ換算含有量は、７．０質量％以上３２．０質量％以下が好ましく、８．０質量％以上３０．０質量％以下がより好ましく、９．０質量％以上２８．０質量％以下が更に好ましく、１０．０質量％以上２６．０質量％以下が特に好ましい。
【００１９】
上記「Ｓｉ」は、本ショットブラスト用研削材全体を１００質量％とした場合にＳｉＯ２換算で１５．０質量％以上３５．０質量％以下含有される。この範囲では、特にＦｅのＦｅＯ換算含有量が６．０質量％以上３５．０質量％以下と高い組成において、圧壊強度のばらつきを小さく抑えて、高い圧壊強度を得ることができる。ＳｉのＳｉＯ２換算含有量が１５．０質量％未満であると、ＦｅのＦｅＯ換算含有量が６．０質量％以上３５．０質量％以下である組成を十分に非晶質に維持することが困難となる傾向にある。一方、ＳｉのＳｉＯ２換算含有量が３５．０質量％を超えると、溶融状態におけるスラグの粘度が大きく風砕によって粒状化することが困難となる傾向にある。
このＳｉのＳｉＯ２換算含有量は、１５．０質量％以上３４．０質量％以下が好ましく、１６．０質量％以上３３．０質量％以下がより好ましく、１６．０質量％以上３２．０質量％以下が更に好ましく、１７．０質量％以上３０．０質量％以下がより更に好ましく、１８．０質量％以上３０．０質量％以下が特に好ましく、２０．０質量％を超えて３０．０質量％以下がより特に好ましく、２１．０質量％以上２９．０質量％以下がとりわけ好ましい。
【００２０】
上記「Ｃａ」は、本ショットブラスト用研削材全体を１００質量％とした場合にＣａＯ換算で１０．０質量％以上３５．０質量％以下含有される。この範囲では、特にＦｅのＦｅＯ換算含有量が６．０質量％以上３５．０質量％以下と高い組成において、圧壊強度のばらつきを小さく抑えて、高い圧壊強度を得ることができる。ＣａのＣａＯ換算含有量は、１０．０質量％未満であってもショットブラスト用研削材として問題はないと考えられるものの、実際にはＣａＯ換算含有量が１０．０質量％未満となるようなスラグがほとんど得られない。一方、ＣａのＣａＯ換算含有量が３５．０質量％を超えると、溶融状態におけるスラグの粘度が大きく風砕によって粒状化することが困難となる傾向にある。また、スラグの融点が高くなる傾向にもあり好ましくない。
このＣａのＣａＯ換算含有量は、１１．０質量％以上３４．０質量％以下が好ましく、１２．０質量％以上３３．０質量％以下がより好ましく、１３．０質量％以上３２．０質量％以下が更に好ましく、１５．０質量％以上３１．０質量％以下が特に好ましい。
【００２１】
更に、これらＦｅ、Ｓｉ及びＣａの三成分は、本ショットブラスト用研削材全体を１００質量％とした場合に、ＦｅのＦｅＯ換算含有量と、ＳｉのＳｉＯ２換算含有量と、ＣａのＣａＯ換算含有量と、の合計含有量が５０．０質量％以上である。この範囲では、特にＦｅのＦｅＯ換算含有量が６．０質量％以上３５．０質量％以下と高い組成において、圧壊強度のばらつきを小さく抑えて、高い圧壊強度を得ることができる。尚、この合計含有量の上限は特に限定されないものの、通常、９５．０質量％以下である。
これらＦｅ、Ｓｉ及びＣａの各々の上記酸化物換算による合計含有量は、５０．０質量％以上９５．０質量％以下が好ましく、５３．０質量％以上９０．０質量％以下がより好ましく、５４．０質量％以上８５．０質量％以下が更に好ましく、５５．０質量％以上８０．０質量％以下が特に好ましい。
【００２２】
また、上記Ｆｅ、Ｓｉ及びＣａの三成分以外に含有されるＡｌ、Ｍｇ及びＭｎの各含有量及び合計含有量は特に限定されない。
上記Ａｌは、Ａｌ２Ｏ３換算で３質量％以上２５質量％であることが好ましい。ＡｌのＡｌ２Ｏ３換算含有量は３．０質量％未満であってもショットブラスト用研削材として問題はないと考えられるものの、実際にはＡｌ２Ｏ３換算含有量が３．０質量％未満となるようなスラグがほとんど得られない。一方、ＡｌのＡｌ２Ｏ３換算含有量が２５．０質量％を超えると、溶融状態におけるスラグの粘度が大きく風砕によって粒状化することが困難となる傾向にある。また、スラグの融点が高くなる傾向にもあり好ましくない。
このＡｌのＡｌ２Ｏ３換算含有量は、３．０質量％以上２５．０質量％以下が好ましく、４．０質量％以上２３．０質量％以下がより好ましく、５．０質量％以上２０．０質量％以下が更に好ましく、５．０質量％以上１８．０質量％以下が特に好ましく、５．５質量％以上１８．０質量％以下がより更に好ましく、６．０質量％以上１７．０質量％以下が特に好ましく、６．０質量％以上１６．５質量％以下がより特に好ましく、６．５質量％以上１６．５質量％以下がとりわけ好ましい。
【００２３】
上記Ｍｇは、ＭｇＯ換算で１質量％以上２０．０質量％であることが好ましい。ＭｇのＭｇＯ換算含有量は１．０質量％未満であってもショットブラスト用研削材として問題はないと考えられるものの、実際にはＭｇＯ換算含有量が１．０質量％未満となるようなスラグがほとんど得られない。一方、ＭｇのＭｇＯ換算含有量が２０．０質量％を超えると、溶融状態におけるスラグの粘度が大きく風砕によって粒状化することが困難となる傾向にある。
このＭｇのＭｇＯ換算含有量は、１．０質量％以上２０．０質量％以下が好ましく、２．０質量％以上１７．０質量％以下がより好ましく、３．０質量％以上１３．０質量％以下が更に好ましく、３．０質量％以上１０．０質量％以下が特に好ましい。
【００２４】
上記Ｍｎは、ＭｎＯ換算で２．０質量％以上２０．０質量％であることが好ましい。ＭｎのＭｎＯ換算含有量は１．０質量％未満であってもショットブラスト用研削材として問題はないと考えられるものの、実際にはＭｎＯ換算含有量が１．０質量％未満となるようなスラグがほとんど得られない。一方、ＭｎのＭｎＯ換算含有量が２０．０質量％を超えると、溶融状態におけるスラグの粘度が大きく風砕によって粒状化することが困難となる傾向にある。
このＭｎのＭｎＯ換算含有量は、２．０質量％以上２０．０質量％以下が好ましく、３．０質量％以上１８．０質量％以下がより好ましく、４．０質量％以上１５．０質量％以下が更に好ましく、５．０質量％以上１３．０質量％以下が特に好ましい。
更に、ＦｅのＦｅＯ換算含有量に対するＭｎのＭｎＯ換算含有量の比（ＭｎＯ換算含有量／ＦｅＯ換算含有量）は、０．２６以上１．５０以下であることが好ましい。この範囲では風砕されたスラグ粒子がより球形に近い形状として得られる。この比は、０．２８以上１．００以下であることがより好ましく、０．３０以上０．９０以下であることが特に好ましい。
【００２５】
本発明のショットブラスト用研削材は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｇ及びＭｎを含んだうえで（通常、Ｏが含まれる）、更に他の成分を含有できる。他の成分としては、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓ等が挙げられる。これらの他の成分は１種のみが含有されてもよく、２種以上が同時に含有されてもよい。
【００２６】
上記他の成分のなかでは、Ｔｉが含まれることが好ましい。Ｔｉが含まれることによって研削材が緻密化されるものと考えられ、研削材としての特性において有利に機能される。Ｔｉは、ＴｉＯ２換算で０．０１質量％以上１０．０質量％であることが好ましい。この範囲では、Ｔｉを含むことによる効果をより効果的に得ることができる。
このＴｉのＴｉＯ２換算含有量は、０．１質量％以上１０．０質量％以下が好ましく、０．１質量％以上８．０質量％以下がより好ましく、０．３質量％以上４．０質量％以下が更に好ましく、０．４質量％以上１．０質量％以下が特に好ましい。
更に、ＦｅのＦｅＯ換算含有量に対するＴｉのＴｉＯ２換算含有量の比（ＴｉＯ２換算含有量／ＦｅＯ換算含有量）は、０．０２以上０．１０以下であることが好ましい。この範囲では風砕されたスラグ粒子がより球形に近い形状として得られる。この比は、０．０２以上０．０９以下であることがより好ましく、０．０２以上０．０８以下であることが特に好ましい。
また、ＣａのＣａＯ換算含有量に対するＴｉのＴｉＯ２換算含有量の比（ＴｉＯ２換算含有量／ＣａＯ換算含有量）は、０．０４以上０．１３以下であることが好ましい。この範囲では風砕されたスラグ粒子がより球形に近い形状として得られる。この比は、０．０４以上０．１０以下であることがより好ましく、０．０４以上０．０９以下であることが特に好ましい。
上記他の成分のなかでは、ＭｎとともにＣｒが含まれることが好ましい。Ｃｒが含まれることによって研削材が緻密化されるものと考えられ、研削材としての特性において有利に機能される。Ｃｒは、Ｃｒ２Ｏ３換算で０．５質量％以上５．０質量％であることが好ましい。この範囲では、Ｃｒを含むことによる効果をより効果的に得ることができる。
このＣｒのＣｒ２Ｏ３換算含有量は、１．０質量％以上４．０質量％以下が好ましく、１．２質量％以上３．７質量％以下がより好ましく、１．３質量％以上３．５質量％以下が更に好ましい。
【００２７】
更に、本発明のショットブラスト用研削材は、溶融スラグを風砕して得られたスラグ粒子であることが好ましい。溶融スラグを風砕して得たスラグ粒子（ショットブラスト用研削材）である場合は、溶融状態のスラグから直接に粒形状が得られるため、スラグ塊状物を破砕して粒子化した研削材に比べて本来的に高い圧壊強度を得ることができる。即ち、スラグ塊状物を破砕して粒子化した研削材では、スラグ塊状物自体が大きいために冷却に要する時間が長くなり、スラグ塊状物内で結晶相を生じる可能性がより高くなる。また、冷却された後に破砕されるために、冷却によって生じたスラグ塊状物内の応力バランスが崩れ易い。更に、破砕中に潜在的な傷（破壊基点）が形成される場合がある。これらのことから、研削時の衝撃で研削材粒子が破壊され易くなる。一方、溶融スラグを風砕して得たスラグ粒子からなるショットブラスト用研削材は、冷却時に得られる粒子の形態を高い確率で維持したまま、研削材粒子にそのまま利用できる。このために、冷却時に得られたスラグ粒子内の応力バランスが維持されより高い圧壊強度を保持でき、圧壊強度のばらつきを小さく抑えることができる。加えて、破砕によるロスなく、製鋼スラグをショットブラスト用研削材に変換でき、生産効率に優れる。
【００２８】
また、上記溶融スラグは、電気炉スラグであることが好ましい。即ち、通常、製鋼スラグには、高炉スラグ、転炉スラグ及び電気炉スラグが、含まれるが、このうちの電気炉スラグであることが好ましい。更に、電気炉スラグには、酸化スラグ及び還元スラグが含まれるが、このうちの酸化スラグであることが好ましい。即ち、電気炉酸化スラグであることが好ましい。電気炉スラグ、特に電気炉酸化スラグは、鉄成分の含有量が多いのが特徴であるため、本願発明のショットブラスト用研削材に用いる溶融スラグとしてとりわけ適しているからである。
【００２９】
更に、上記溶融スラグは、成分調整材として廃ガラス及び／又は珪砂を含むことができる。このうち、廃ガラスは、通常、ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３及びＮａ２Ｏ等を含む。これらのなかでも、特にＳｉＯ２及びＮａ２Ｏの割合が多いのが特徴である。廃ガラスは、非晶質な材料であるとともに、融点が低く溶融スラグ内に容易に溶解させることができるために、溶融スラグの成分調整を容易に行う成分調整材として適している。
【００３０】
また、上記廃ガラスは、自動車用ガラスであることが好ましい。自動車用ガラス（自動車用途の廃ガラス）は、自動車のスクラップ処理によって生じる自動車に利用されていたガラスである。即ち、例えば、フロントガラス、リアガラス、サイドガラス、ランプガラス等が含まれる。これらは、１種のみが含まれてもよく、２種以上が含まれてもよい。自動車用ガラスは、通常、ガラス以外の部品類が併存されていることが多い。ガラス以外の部品類は自動車への組み付けに利用されていた部品であり、樹脂部品や、金属部品等が含まれる。従来、自動車のスクラップ処理によって生じた自動車用途の廃ガラスは、これらのガラス以外の部品を伴っていることから、再利用が困難であり、埋め立て処分ことが一般的である。これに対して、溶融スラグに配合された場合には、上記部品類の存在は研削材に対して影響することがない。即ち、１５００℃以上の高温で溶融状態にあるスラグ内へ自動車用途の廃ガラスを投入することによって、樹脂部品等は焼失され、金属部品等は溶融されてスラグ内に取り込まれることとなる。更に、ガラスは、融点が低い非晶質な成分であることから、溶融スラグ内にスムーズに溶解されて、エネルギー効率よく溶解させることができるとともに、溶融スラグ内のＳｉＯ２成分の割合を増加させることができる。更に、自動車用ガラスは、通常、破壊された場合に破片が粒状となる熱処理ガラスが採用されているために、溶融スラグに対して添加する形態として極めて好ましい。
【００３１】
本発明のショットブラスト用研削材を構成する研削材粒子のビッカース硬度は６５０Ｈｖ以上（特に６６０〜９００Ｈｖ、更には６７０〜８００Ｈｖ、とりわけ６８０〜７５０Ｈｖ）とすることができる。
更に、研削材粒子１粒の圧壊強度は、直径２ｍｍ以上の粒子において、１８ｋｇｆ（１７６．４Ｎ）以上、更には、２０ｋｇｆ（１９６Ｎ）以上｛特に３０〜７０ｋｇｆ（２９４〜６８６Ｎ）、更には４５〜６０ｋｇｆ（４４１〜５８８Ｎ）｝とすることができる。尚、例えば、直径１ｍｍ以上の粒子においては７ｋｇｆ（６８．６Ｎ）以上｛特に７〜１５ｋｇｆ（６８．６〜１４７Ｎ）、更には８〜１３ｋｇｆ（７８．４〜１２７．４Ｎ）｝とすることができる。尚、上記圧壊強度は１ｋｇｆが９．８Ｎと換算される。
【００３２】
上記各値は、ＪＩＳ  Ｚ０３１２における３．（ｂ）に定義された「ショット」に分類される研削材粒子を用いて測定された値である。また、上記ビッカース硬度は、無作為に選択した１０個の研削材粒子を各々ＪＩＳ  Ｚ２２４４に準拠して測定し、得られたビッカース硬さの平均値である。一方、圧壊強度は、無作為に選択した１０個の研削材粒子を万能試験機に供し、各１粒の研削材粒子に荷重を負荷して圧壊したときの荷重値の平均値である。
【００３３】
本ショットブラスト用研削材を構成する研削材粒子の平均粒径は特に限定されず、用途に適した粒径とすればよいが、通常、平均粒径５ｍｍ以下である。この範囲では、本ショットブラスト用研削材による高い圧壊強度を維持して低粉塵となりやすい。この平均粒径は、０．０５〜４．０ｍｍが好ましく、０．１〜３．０ｍｍがより好ましく、０．２〜２．０ｍｍが特に好ましい。尚、この平均粒径は、ＪＩＳ  Ｚ０３１２（ブラスト処理用非金属系研削材）内の粒度に準用されたＪＩＳ  Ｚ８８１５によって測定される積算ふるい下百分率における５０％粒度を意味する。
【００３４】
［２］ショットブラスト用研削材の製造方法
本方法（１）は、本ショットブラスト用研削材の製造方法であって、
溶融スラグ又は電気炉スラグを風砕してスラグ粒子を形成する風砕工程と、
スラグ粒子を下方へ落下させながら、又は、下方へ落下させた後、水を吹き付けて、スラグ粒子を冷却する冷却工程と、
スラグ粒子を搬送しながら脱水する脱水搬送工程と、を備えることを特徴とする。
また、本方法（２）は、本ショットブラスト用研削材の製造方法であって、
溶融スラグ又は電気炉スラグに、廃ガラス及び／又は珪砂を成分調整材として添加する成分調整工程と、
成分調整工程を経て得られた溶融スラグ又は電気炉スラグを風砕してスラグ粒子を形成する風砕工程と、
スラグ粒子を下方へ落下させながら、又は、下方へ落下させた後、水を吹き付けて、スラグ粒子を冷却する冷却工程と、
スラグ粒子を搬送しながら脱水する脱水搬送工程と、を備えることを特徴とする。
【００３５】
上記「成分調整工程」は、溶融スラグ（電気炉スラグ）に、廃ガラス及び／又は珪砂を成分調整材として添加する工程である。このうち、廃ガラスは、通常、ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３及びＮａ２Ｏ等を含む。これらのなかでも、特にＳｉＯ２及びＮａ２Ｏの割合が多いのが特徴である。廃ガラスは、非晶質な材料であるとともに、融点が低く溶融スラグ内に容易に溶解させることができるために、溶融スラグの成分調整を容易に行う成分調整材として適している。
【００３６】
廃ガラスの組成は特に限定されないものの、廃ガラス全体１００質量％に対して、ＳｉのＳｉＯ２換算含有量、ＣａのＣａＯ換算含有量、ＡｌのＡｌ２Ｏ３換算含有量、ＮａのＮａ２Ｏ換算含有量の合計が７０．０質量％以上（通常、９９．９質量％以下）であることが好ましく、８０．０〜９８．０質量％であることがより好ましく、８５．０〜９５．０質量％であることが更に好ましい。
また、廃ガラス全体１００質量％に対して、ＳｉのＳｉＯ２換算含有量と、ＮａのＮａ２Ｏ換算含有量と、は合計で５０．０質量％以上（通常、９０．０質量％以下）であることが好ましく、６０．０〜９０．０質量％であることがより好ましく、７０．０〜８５．０質量％であることが更に好ましい。とりわけ、廃ガラス全体１００質量％に対して、ＳｉのＳｉＯ２換算含有量は５０．０質量％以上（通常、８０．０質量％以下）であることが好ましく、５５．０〜８０．０質量％であることがより好ましく、６０．０〜７５．０質量％であることが更に好ましい。
【００３７】
この工程で添加する廃ガラス及び／又は珪砂の量は特に限定されず、結果的に前述の本発明のショットブラスト用研削材に示した組成範囲となるように添加することができる。即ち、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｇ及びＭｎを含むとともに、全体１００質量％に対して、ＦｅとＳｉとＣａとを、各々ＦｅＯ換算、ＳｉＯ２換算又はＣａＯ換算による合計含有量が５０．０質量％以上であり、且つ、ＦｅのＦｅＯ換算含有量が６．０質量％以上３５．０質量％以下、ＳｉのＳｉＯ２換算含有量が１５．０質量％以上３５．０質量％以下、ＣａのＣａＯ換算含有量が１０．０質量％以上３５．０質量％以下となるように添加される。
【００３８】
また、廃ガラスは、自動車用ガラスであることが好ましい。自動車用ガラス（自動車用途の廃ガラス）は、自動車のスクラップ処理によって生じる自動車に利用されていたガラスである。即ち、例えば、フロントガラス、リアガラス、サイドガラス、ランプガラス等が含まれる。これらは、１種のみが含まれてもよく、２種以上が含まれてもよい。自動車用ガラスは、通常、ガラス以外の部品類が併存されていることが多い。ガラス以外の部品類は自動車への組み付けに利用されていた部品であり、樹脂部品や、金属部品等が含まれる。従来、自動車のスクラップ処理によって生じた自動車用途の廃ガラスは、これらのガラス以外の部品を伴っていることから、再利用が困難であり、埋め立て処分することが一般的である。これに対して、溶融スラグに配合された場合には、上記部品類の存在は研削材に対して影響することがない。即ち、１５００℃以上の高温で溶融状態にあるスラグ内へ自動車用途の廃ガラスを投入することによって、樹脂部品等は焼失され、金属部品等は溶融されてスラグ内に取り込まれることとなる。更に、ガラスは、融点が低い非晶質な成分であることから、溶融スラグ内にスムーズに溶解されて、エネルギー効率よく溶解させることができるとともに、溶融スラグ内のＳｉＯ２成分の割合を増加させることができる。更に、自動車用ガラスは、通常、破壊された場合に破片が粒状となる熱処理ガラスが採用されているために、溶融スラグに対して添加する形態として極めて好ましい。
【００３９】
上記「風砕工程」は、溶融スラグ（電気炉スラグ）を風砕してスラグ粒子を形成する工程である。風砕は、気体を用いて粉砕することを表し、通常、ノズルから放出された気体前に溶融スラグを供給して行う。この際に用いるノズルの形状及び数等は特に限定されない。即ち、例えば、中心部に向かって気体が放出されるように放射状に配置された複数のノズルを有するリングノズル、中心部に向かって気体が放出されるように対向して配置された複数のノズルを有する平行ノズル等が挙げられる。これらのなかでは、上記リングノズル（図２及び図３参照）が好ましい。リングノズルは放射状に全周にわたってノズルを均等な配置で備えることができ、溶融スラグをより均一に細粒化でき、均質で優れた機械的強度を有するスラグ粒子を得る目的において効果的である。
【００４０】
このリングノズルに設けられるノズル（気体放出口）の数は特に限定されないが、通常、２０〜１００本であり、２０〜７０本が好ましく、３０〜６０本がより好ましい。この範囲ではより安定した風砕を行うことができる。
また、各ノズルの中心部に対する角度α（図３参照）も特に限定されないが、溶融スラグの落下方向（通常、地面に対して垂直方向）に対して、通常、５〜４５度の角度であり、１５〜３５度が好ましく、２０〜３０度がより好ましい。この範囲であれば、溶融スラグを風砕し易い。また、風砕されたスラグ粒子の上方へのハネ上がりを防止でき、更に、まだ高温状態にあるスラグ粒子同士がくっつくことを抑制し易い。
【００４１】
更に、ノズルからの気体放出圧力は特に限定されないが、通常、１本のノズルあたり３〜２５ｋｇｆ／ｃｍ２であり、５〜２３ｋｇｆ／ｃｍ２が好ましく、７〜２０ｋｇｆ／ｃｍ２がより好ましい。この範囲では特に小径のスラグ粒を形成し易く、また、風砕スラグがチャンバー内壁等に衝突されて得られるスラグ粒の形状が崩れることを抑制できる。
また、上記気体の放出量は特に限定されないが、落下されるスラグ粒子の量及び粒子径等によって適宜とすることが好ましいが、例えば、溶融スラグ量が６０分あたりに２０００〜４０００ｋｇ（更には２５００〜３０００ｋｇ）であれば気体放出量は６０分あたりに６００〜６０００キロリットル（より好ましくは８００〜４０００キロリットル、更に好ましくは１２５０〜３５００キロリットル）とすることが好ましい。また、風砕に用いる上記気体の種類は特に限定されず、各種の気体を用いることができるが、装置を簡便な構造とするために空気を用いることが好ましい。
【００４２】
また、用いる溶融スラグの温度は特に限定されないが、本発明で用いる溶融スラグは、通常、１１５０〜１６００℃（より好ましくは１２００〜１５５０℃、更に好ましくは１２５０〜１５００℃）であることが好ましい。更に、用いる製鋼スラグはどのようなスラグであってもよいが、前述のように、溶融スラグは、電気炉スラグであることが好ましい。即ち、通常、製鋼スラグには、高炉スラグ、転炉スラグ及び電気炉スラグが、含まれるが、このうちの電気炉スラグであることが好ましい。更に、電気炉スラグには、酸化スラグ及び還元スラグが含まれるが、このうちの酸化スラグであることが好ましい。即ち、電気炉酸化スラグであることが好ましい。電気炉スラグ、特に電気炉酸化スラグは、鉄成分の含有量が多いのが特徴であるため、本発明においてはとりわけ適しているからである。
【００４３】
上記「冷却工程」は、風砕されたスラグ粒子を下方に落下させながら、又は、下方へ落下させた後、水を吹き付けて、スラグ粒子を冷却する工程である。当然ながら、風砕されたスラグ粒子を下方に落下させながら水を吹き付けてスラグ粒子を冷却するとともに、下方へ落下させた後に更に水を吹き付けてスラグ粒子を冷却することもできる。この冷却工程を行うことでスラグ粒子を適度に冷却できる。
この冷却工程によれば、スラグ粒子の外表面部は冷却されても、芯部までは冷却されない状態で、スラグ粒子を脱水搬送工程へ送ることができる。即ち、通常、本発明で用いるスラグの熱伝導率は０．３〜２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度である。従って、過度な冷却によってスラグ粒子が崩壊されることなく、また、過度に長い放冷工程を要したり、再熱処理工程を要したりといった製造方法の複雑化や装置の大型化などを招かない。
【００４４】
一般に冷却工程で行う冷却方法としては、水冷及び空冷等が考えられる。本方法では水冷を用いる。研削材の製造においては、空冷（自然放熱、気体吹き付け等）のみでは冷却効率が十分に得られず、除熱のために多大な空間（特に大きな面積や長い冷却距離）を要することとなる。しかし、本方法では、小さなスペースで十分な冷却効果を得ることができる。
【００４５】
また、水冷を行う場合には、上記の冷却方法以外にも、省スペース化できる方法としてチャンバー内に貯水された水にスラグ粒子を落下させる方法も考えられる。しかし、この方法では、過度に急速な冷却がなされるためにスラグ粒子が崩壊してしまう（変形及び割れを生じ易い）。これに対して、本方法では、適度な冷却を行うことができ、スラグ粒子を崩壊させることがない。更に、水中を通過せず、また、垂直下方へ気体中を落下されるためにスラグ粒子の形状をより球形状に近い形に形成し易い。従って、高い機械的強度を発揮できる形状を保持し易い（図２参照）。
更に、水にスラグ粒子を落下させる方法では、チャンバー内に水を貯留するためにチャンバー下端を閉じる必要があり、製造をバッチ式で行うこととなる。これに対して、本方法では、チャンバーを開放した状態で使用でき、連続的に研削材を製造でき、高い製造効率を発揮できる（図２参照）。特に連続稼働されている製鋼施設等においては、スラグを保管するコストを削減できる等のメリットがある。
【００４６】
上記冷却工程を行う際の落下距離は、特に限定されないが、通常、３ｍ以上（好ましくは４〜１０ｍ、更に好ましくは４．５〜８ｍ、特に好ましくは５〜７ｍ、通常４０ｍ以下）である。落下距離がこの範囲であれば、冷却不足を防止しつつ、小さなスペースで冷却を行うことができる。従って、装置をコンパクトに保ちつつ、優れた機械的強度を有するショットブラスト用研削材を高効率に製造できる。
【００４７】
特に下方へ落下させた後に水を吹き付けてスラグ粒子を冷却する場合には、落下後においても未固化である粒径の大きな粒子同士の融着を防止することができ、回収製品の歩留を向上させることができる。風砕されたスラグ粒子を下方に落下させた後に水を吹き付けてスラグ粒子を冷却する方法としては、チャンバーを通過したスラグ粒子をスチールコンベア上に落下させて、スチールコンベアで搬送しながら、コンベア上のスラグ粒子に水を吹き付ける方法が挙げられる。この際は、スチールコンベアの進行方向と同じ方向（即ち、スラグ粒子の進行方向）へ向かって水を吹き付けることが好ましい。水の吹き付け量は特に限定されないが、通常、風砕されたスラグ粒子１ｋｇに対して、水０．０８リットル以上（好ましくは０．０３〜０．３０リットル、更に好ましくは０．０５〜０．２０リットル）を用いることが好ましい。
【００４８】
上記「脱水搬送工程」は、冷却工程を経たスラグ粒子を搬送しつつ、冷却工程で付着された水をスラグ粒子から除去する工程である。この脱水搬送工程により、スラグ粒子から水が除去（完全な除去であってもなくてもよい）され、更に熱が放散される。この脱水搬送工程では、上記冷却工程から送られたスラグ粒子は、通常、まだ水を気化させるのに十分な熱を有しているため、脱水される水の一部は気化により除去されることとなる。このため、脱水搬送工程ではスラグ粒子の熱の一部は水の気化熱によっても除去されているものと考えられる。即ち、冷却工程からこの脱水搬送工程へ送られるスラグ粒子の温度は特に限定されないが、通常、５００℃以上（好ましくは５００〜１２００℃）であることが好ましいものと考えられる。
【００４９】
また、この脱水搬送工程を経た後に回収されるスラグ粒子の温度は７０℃以上（より好ましくは８０〜８００℃、更に好ましくは８５〜５００℃、特に好ましくは９０〜２００℃、とりわけ１００〜１５０℃）であることが好ましい。この範囲では、得られるスラグ粒子を非晶質に保持でき、特に優れた機械的強度を得ることができる。この脱水搬送工程における搬送時間、即ち、放熱時間は特に限定されないが、通常、０．５〜１０分（好ましくは０．５〜３分、より好ましくは１〜２分）である。この範囲では、特に優れた機械的強度を有するスラグ粒子を得ることができる。
【００５０】
本方法では、上記の風砕工程、冷却工程、及び脱水搬送工程以外にも他の工程を備えることができる。他の工程としては、磨砕工程及び分別工程等が挙げられる。
磨砕工程（整粒工程）は、脱水搬送工程を経て得られたスラグ粒子同士を擦り合わせる工程である。この磨砕工程を行うことにより、十分に冷却される前に複数のスラグ粒子同士が連結されてなる等した異形スラグ粒子をより球形状に近い形へ成形することができる。即ち、異形スラグ粒子の連結部から粒子状に分割されて正常な粒形に成形することができる。例えば、針状、ウィスカー状及びなみだ形のスラグ粒子を磨砕することで、完成品のスラグ粒子の形状をより球形状に近づけることができる。
上記分別工程は、脱水搬送工程の後、磨砕工程を備える場合には磨砕工程の後、に設けることができる工程であり、得られたスラグ粒子から目的とする形状及び／又は粒径のスラグ粒子を分別する工程である。この工程では、通常、篩を用いて分別される。
【００５１】
本方法では、どのような装置を用いて、ショットブラスト用研削材を製造してもよいが、上述の各工程を確実に行うために、通常、溶融された製鋼スラグ（溶融スラグ）２００を風砕してスラグ粒子２０１を形成する風砕手段１１０と、スラグ粒子２０１を落下させながら、又は、下方へ落下させた後、水を吹き付けて、スラグ粒子２０１を冷却する冷却手段１２０と、スラグ粒子２０１を搬送しながら冷却に用いられた水をスラグ粒子２０１から脱水する脱水搬送手段１３０と、を備えたショットブラスト用研削材の製造装置１００を用いることが好ましい（図２及び図３参照）。
【００５２】
上記風砕手段１１０は、溶融スラグ２００を風砕してスラグ粒子２０１を形成する手段である。この風砕はノズル１１１から放出された気体を用いて行うものである。風砕に用いるノズル１１１の形状及び数等は特に限定されないが、前述のように、リングノズル１１０が好ましい。このリングノズル１１０の配設場所は特に限定されないが、省スペースのために後述するチャンバー１２１の上端に配置されることが好ましい。
【００５３】
上記冷却手段１２０は、スラグ粒子２０１を落下させながら、又は、下方へ落下させた後、水を吹き付けて、スラグ粒子２０１を冷却する手段である。従って、通常、スラグ粒子２０１を落下させるチャンバー１２１と、スラグ粒子２０１に水を吹き付ける放水手段１２４とを備える。チャンバー１２１を備えることにより、スラグ粒子２０１を周囲の環境に影響されることなく落下させることができる（落下中にも放冷される）。更に、放水手段１２４による冷却効果も向上される。
【００５４】
このチャンバー１２１の形状は特に限定されないが、通常、縦長形状である（図２参照）。縦長形状であることにより、落下距離を確保しつつ、省スペース化できる。この落下距離は、前述のように、通常、３ｍ以上（好ましくは４〜１０ｍ、更に好ましくは４．５〜８ｍ、特に好ましくは５〜７ｍ、通常４０ｍ以下）である。従って、チャンバー１２１内の空間も、通常、縦方向にこの距離を有する。横方向の形状（スラグ粒子の落下方向の断面形状）は特に限定されず、円形であってもよく、矩形であってもよく、その他の形状であってもよいが、円形であることが好ましい（即ち、円筒形状を呈した円筒部分１２２）。スラグ粒子の回収効率に優れるためである。例えば、円形である場合（円形でない場合には内部の最大長）、その主部における内直径は１〜１０ｍ（より好ましくは２〜８ｍ、更に好ましくは３〜６ｍ）であることが好ましい。また、チャンバー１２１の下端はスチールコンベア１２６又は脱水搬送手段１３０へ向けて先窄まり部１２３を有することが好ましい。更に、前述のようにチャンバー１２１の下端は、スチールコンベア１２６又は脱水搬送手段１３０に対して開放された状態であることが好ましい。これにより連続式でスラグ粒子の製造を行うことができ、また、得られるスラグ粒子の機械的強度を高く保つことができる。
【００５５】
上記放水手段１２４は、スラグ粒子２０１に対して放水することができればよく、その形態及び大きさ等は特に限定されないが、この放水手段１２４による放水は、図２に示す様に、チャンバー１２１の下方に設けられたスチールコンベア１２６の上で行なうが好ましい。即ち、チャンバー１２１からスチールコンベア１２６上に落下したスラグ粒子２０１に対して放水ノズル１２５から放水された水を浴びせて冷却するのが好ましい。
【００５６】
上記脱水搬送手段１３０は、スラグ粒子２０１を搬送しながら冷却に用いられた水をスラグ粒子から脱水する手段である。この脱水搬送手段１３０は、脱水機能と搬送機能との両方を併せ有するため、スラグ粒子２０１を連続的に製造することができる。即ち、風砕されたスラグ粒子２０１を落下させつつ又は落下させた後に水を吹き付けて冷却した後、スラグ粒子を濡れたままの状態で滞留させることがなく、引き続いて脱水が行われ、更には搬送される。このため、スラグ粒子２０１を過度に急激に冷却することがなく、優れた機械的強度を有するスラグ粒子２０１が得られることとなる。更にこのようなスラグ粒子を安定的に効率よく連続的に製造できる。
【００５７】
また、上記脱水搬送手段１３０における脱水機能及び搬送機能は、脱水搬送手段１３０の全体にわたって備えられていてもよく（即ち、例えば、全体がウェッジワイヤスクリーン１３２からなる場合）、一部のみが両機能を備え、他部は搬送機能のみを備えるものであってもよい（即ち、例えば、前部はウェッジワイヤスクリーンからなり、後部はスチールコンベア等の耐熱コンベアからなる場合）。後者のように、後部に搬送機能のみを備えた脱水搬送手段１３０であっても、放熱されながらスラグ粒子２０１がこの段階で有している熱により水が蒸散され得るからである。通常、この脱水搬送手段１３０において、スラグ粒子２０１がこの段階で有している熱により水を蒸散させることができない程度（例えば７０℃未満）にまで既に冷却されている場合に比べて、この段階で水を蒸散させることができる程度（例えば８０℃以上、好ましくは１００℃以上）の温度を保持している場合は、より高い機械的強度を有するスラグ粒子が得られる傾向にある。
【００５８】
この脱水搬送手段１３０においては、冷却手段１２０から移行された直後のスラグ粒子２０１では８００℃以上の温度が保持されていることが好ましい。更に、この脱水搬送手段１３０では１３０〜６００℃／分（より好ましくは１５０〜４００℃／分、更に好ましくは１８０〜３００℃／分、特に好ましくは１８０〜２５０℃／分）の速度で冷却（通常、放冷）されることが好ましい。この範囲では、十分な脱水及び冷却を行いつつ、より短い搬送距離とすることができ、製品品質と省スペース化とを特に効果的に両立させることができる。
また、前記のように脱水搬送手段１３０が、後半部分に脱水機能を備えず、搬送機能を備える搬送部位を備える場合、この搬送部位は平面方向へスラグ粒子を搬送するものであってもよいが、上下方向へ搬送するものとすることができる。即ち、例えば、バケットコンベア１３４等が挙げられる。これにより更に省スペース化を達することができる。
【００５９】
上記脱水搬送手段１３０の形態は特に限定されないが、脱水搬送手段１３０は、脱水搬送手段１３０の少なくとも一部として、スラグ粒子２０１が通過されない間隔で並べられたウェッジワイヤ１３１を備えるウェッジワイヤスクリーン１３２を備えることが好ましい。更に、一部のみにウェッジワイヤスクリーン１３２を備える場合、ウェッジワイヤスクリーン１３２は脱水搬送手段１３０における先端側（冷却手段により近い側）に設けられることが好ましい。ウェッジワイヤスクリーン１３２は、簡便な設備で脱水及び搬送を行うことができるからである。
このウェッジワイヤスクリーン１３２に用いるウェッジワイヤ１３１の形態は特に限定されないが、目的とするスラグ粒子２０１の平均粒径が５ｍｍ以下である場合には、０．１〜４．０ｍｍ（好ましくは０．１〜１．０ｍｍ、更に好ましくは０．２〜０．５ｍｍ）のスクリーン間隔であるウェッジワイヤ１３１を用いることが好ましい。後工程で磨砕工程（整粒工程）を行わなくともより球形状に近いスラグ粒子２０１を得やすいからである。
【００６０】
上記ウェッジワイヤスクリーン１３２を用いる場合、このウェッジワイヤスクリーン１３２は脱水を振動により行うことができるものであることが好ましい。また、この振動により同時にスラグ粒子２０１を搬送できるものであることが好ましい。従って、脱水搬送手段１３０は、振動発生手段１３３を備え、発生された振動を上記ウェッジスクリーン１３２へ伝達できるものであることが好ましい。
【００６１】
本方法で用いる装置１００は、風砕手段１１０、冷却手段１２０及び脱水搬送手段１３０以外にも他の手段を備えることができる。他の手段としては、風砕手段１１０に対して溶融スラグ２００を適量ずつ送るための溶融スラグ貯留手段１５０が挙げられる。この溶融スラグ貯留手段１５０は、更に、貯留された溶融スラグ２００が放冷されることを防止するためにバーナー及び／又はヒータ等の加熱手段１５２を備えることができる。この溶融スラグ貯留手段１５０としては、通常、タンディッシュ１５０が用いられる。タンディッシュ１５０の容量及び形状等は特に限定されないが、下方に溶融スラグを流下させることができる開口部を備えることが好ましい。更に、この開口部は、円形であり、且つ内直径が１０〜５０ｍｍ（より好ましくは１２〜３５ｍｍ、更に好ましくは１６〜２８）であることが好ましい。また、このタンディッシュ１５０の深さは５０〜２００ｃｍ（より好ましくは７０〜１５０ｃｍ、更に好ましくは８０〜１２０ｃｍ）であることが好ましい。更に、このタンディッシュ１５０からの溶融スラグの流出速度は、５〜４０リットル／分（より好ましくは７〜３０リットル／分、更に好ましくは８〜１５リットル／分）とすることが好ましい。
【００６２】
更に、他の手段としては、脱水搬送手段１３０で搬送されるスラグ粒子２０１を更に冷却するために放水を行う搬送時放水手段を備えることができる。搬送時放水手段の形態等は限定されないが、例えば、脱水搬送手段１３０（例えば、ウェッジワイヤスクリーン１３２）に平行して放水管を配置することができる。
【００６３】
また、その他の手段としては、熱交換手段を備えることができる。熱交換手段は溶融スラグ２００がスラグ粒子２０１となる過程において装置（ショットブラスト用研削材の製造装置１００）内で放出される熱を回収する手段である。熱回収手段の形態等は限定されないが、公知の各種熱回収器を装置の各所（例えば、チャンバー１２１部位、タンディッシュ１５０部位等）に設けることにより熱回収手段とすることができる。熱回収手段を備えることにより排熱を効率的に利用でき、また冷却効率を向上させることもできる。
【００６４】
更に、その他の手段として、前述の本方法における磨砕工程を行うための磨砕手段を備えることができる。磨砕手段として、アイリッヒミキサー及びモルタルミキサー等の器機を利用することができる。更に、この磨砕手段の後に、本方法を行うための分別手段を備えることができる。分別手段としては、振動篩及びモノレイヤー等の篩器機を利用することができる。
【実施例】
【００６５】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
［１］ショットブラスト用研削材の製造
図２に示すショットブラスト用研削材製造装置１００であって、図３に示す風砕手段１２０近傍構造を有する装置を用いて、ショットブラスト用研削材２０１を製造した。
図２に示すショットブラスト用研削材製造装置１００は、風砕手段１１０と、冷却手段１２０と、脱水搬送手段１３０と、回収容器１４１と、を備える。更に、風砕手段１１０の前手段として溶融スラグ貯留手段（タンディッシュ）１５０を備える。また、この製造装置１００は、そのほぼ全体が地下ピット内に配設されている（地下配設により作動音の外部漏出を抑制できる）。【００６６】
上記溶融スラグ貯留手段１５０は、いわゆるタンディッシュである。このタンディッシュ１５０は、２００ｃｍ×１００ｃｍ×深さ１００ｃｍの直方体形状であり、底部には耐火物で出来たノズルが付設されており直径約２４ｍｍの開口部１５１が設けられ、溶融スラグ２００を風砕手段１１０へ供給できるようになっている。更に、タンディッシュ１５０内に貯留された溶融スラグ２００の温度を調節できるバーナー１５２を備えている。また、塊状異物の流入を防止するために図示されない堰及びダンパーも備えている。
上記風砕手段（リングノズル）１１０は、４５本のノズル１１１が中心部方向に向けて放射状に配列されたリングノズル（全形直径３０ｃｍ）からなる。各ノズルの角度α（図３参照）は各々２６〜２７度に設定されている。【００６７】
上記冷却手段１２０は、チャンバー１２１、放水手段１２４及びスチールコンベア１２６を備える。このうちチャンバー１２１は、直径が４００ｃｍ且つ長さ４．３ｍの円筒部分１２２と、この円筒部分１２２から延設された下端直径が１５０ｃｍ且つ長さ１．４ｍの先窄まり部１２３とを有する筒形状（風砕手段直後からの風砕スラグの落下距離は５．７ｍ）である。放水手段１２４は、放水ノズル１２５を備える。この放水ノズル１２５はスチールコンベア１２６の上部に設けられ、チャンバー１２１からスチールコンベア１２６上に落下したスラグ粒子２０１に放水される。スチールコンベア１２６はチャンバー１２１の下方に設けられており、チャンバー１２１から落下したスラグ粒２０１はスチールコンベア１２６を介して、ウェッジワイヤスクリーン１３２へと搬送される。【００６８】
上記脱水搬送手段１３０は、逆三角形状のウェッジワイヤ１３１が０．２ｍｍの間隙を持って配列された長さ３ｍのウェッジワイヤスクリーン１３２と、縦方向へ長さ１２．５ｍバケットコンベア１３４とからなる。このうちウェッジワイヤスクリーン１３２は、振動発生装置１３３と接続されて、振動（進行方向上向き４５度）幅６ｍｍ且つ６０Ｈｚ程度で振動されるようになっている。また、このウェッジワイヤスクリーン１３２上では、上記振動により冷却手段を経て落下された風砕スラグ２０１が約１２ｍ／分の搬送速度で、脱水されながら搬送されるようになっている。一方、バケットコンベア１４０は、ウェッジワイヤスクリーン１３２から搬送されてきた風砕スラグ２０１を地下ピット内から地上に配置された回収容器１４１へ運び上げるコンベアであり、縦方向に９ｍの搬送長さを有する。【００６９】
［２］ショットブラスト用研削材の製造
（１）実験例１−６、実験例１２−１６
上記［１］のショットブラスト用研削材製造装置１００を用い、電気炉で得られた製鋼スラグを原料として用いてショットブラスト用研削材を以下のようにして製造した。
即ち、電気炉で得られた熔解されたままの溶融スラグ２００、を上記［１］の製造装置１００のタンディッシュ１５０内へ約３トン投入した。
溶融スラグ２００は、タンディッシュ１５０の底部の開口部から流下されてチャンバー１２１内に供給され、その後、リングノズル１１０の中心部を通過した。リングノズル１１０からは１６ｋｇｆ／ｃｍ２の気体放出圧力で空気を放出させた。これにより、リングノズル１１０内を通過する溶融スラグ２００は風砕により粒子形状となってチャンバー１２１内を落下した。チャンバー１２１内では、空冷により風砕スラグ２０１の冷却を行った。【００７０】
更に、空冷された風砕スラグ２０１は、先窄まり部１２３から排出されて、スチールコンベア１２６上に落下され、放水手段１２５から放出された冷却水が３リットル／分且つ０．３〜０．４ＭＰａ程度の水放出圧力で浴びせられ、脱水搬送手段１３０のウェッジワイヤスクリーン１３２上へと落下される。【００７１】
ウェッジワイヤスクリーン１３２上では風砕スラグ２０１が落下されると共に脱水され、更に、振動により順次風砕スラグ２０１がバケットコンベア１４０へ向けて送られた。スチールコンベア１２６上に落下された直後の風砕スラグ２０１は、黒赤色の状態が目視で観察され、１０００℃前後の温度であることが観察された。長さ３ｍのウェッジワイヤスクリーン上での搬送時間は０．２５分であった、更に、バケットコンベア１４０により８ｍ／分の速度で搬送されて回収容器１４１に回収された。また、この回収容器に収容された直後の風砕スラグの温度は９９．５℃であった。【００７２】
その後、回収容器１４１からスラグ粒子２０１を回収し、別設された磨砕装置に投入し、２分間、アジテーター回転数８００ｒｐｍ、パンの回転数８５ｒｐｍの条件で磨砕を行った。次いで、０．２ｍｍ目の篩器を通過させて得られたスラグ粒子をショットブラスト用研削材として回収した。【００７３】
（２）実施例７（珪砂による成分調整）
上記［１］のショットブラスト用研削材製造装置１００を用い、電気炉で得られた熔解されたままの製鋼スラグに、珪砂（全体１００質量％に対してＳｉをＳｉＯ２換算で９３．１質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で１．８質量％含有）を、製鋼スラグ１０トンに対して０．８４５トンの割合となるように添加して、溶融スラグ２００を得た（珪砂を用いて成分調整を行った）。
この珪砂を用いて成分調整を行った溶融スラグを用いた以外は、他の実験例と同様にしてショットブラスト用研削材の製造を行った。【００７４】
（３）実施例８−１１（自動車用廃ガラスによる成分調整）
上記［１］のショットブラスト用研削材製造装置１００を用い、電気炉で得られた熔解されたままの製鋼スラグに、自動車のスクラップ時に排出された廃ガラスを製鋼スラグ１０トンに対して１トンの割合となるように添加して、溶融スラグ２００を得た（自動車用廃ガラスを用いて成分調整を行った）。尚、添加した自動車用廃ガラスのうち、ガラス部分のみの部分は成分分析の結果、自動車用廃ガラス全体１００質量％に対して、ＳｉをＳｉＯ２換算で６７．７質量％、ＮａをＮａ２Ｏ換算で１２．６質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で２．０質量％、ＣａをＣａＯ換算で９．５質量％含有していた。
この自動車用廃ガラスを用いて成分調整を行った溶融スラグを用いた以外は、他の実験例と同様にしてショットブラスト用研削材の製造を行った。【００７５】
【表１】
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表１の「Ｆｅ＋Ｓｉ＋Ｃａ」は、ＦｅＯ換算含有量とＳｉＯ２換算含有量とＣａＯ換算含有量との合計を表す。
表１の「Ｍｎ／Ｆｅ」は、ＭｎＯ換算含有量／ＦｅＯ換算含有量を表す。
表１の「Ｔｉ／Ｆｅ」は、ＴｉＯ２換算含有量／ＦｅＯ換算含有量を表す。
表１の「Ｔｉ／Ｃａ」は、ＴｉＯ２換算含有量／ＣａＯ換算含有量を表す。【００７６】
［３］ショットブラスト用研削材の評価
（１）成分分析
実験例１−１６で、得られた各ショットブラスト用研削材を、振動ミルにより粉砕し、得られた粉末を圧粉成形した試料を、多元素同時蛍光Ｘ線分析装置（株式会社リガク製、「サイマルティックス１０型」）を用いて成分分析し、その結果を表１に示した。【００７７】
（２）圧壊強度
実験例１−１６で、得られた各ショットブラスト用研削材から、ＪＩＳ  Ｚ０３１２における３．（ｂ）に定義された「ショット」に分類される研削材粒子であって、形状が球状のものをピックアップして、且つ、粒径が実測２ｍｍ（デジタルノギスを用いた粒径測定において２．０ｍｍ±０．１ｍｍ）である研削材粒子を選択した。更に、その研削材粒子の中から、無作為に選択した１０個の研削材粒子の圧壊強度（各１粒の研削材粒子に荷重を負荷して圧壊したときの荷重値）を、各々圧壊強度測定計（東京衡機製造所製、形式「アムスラー型万能材料試験機  ＡＵ−３０」）を用いて測定した後、得られた各１０点のデータの平均値を算出し、表１に示した。【００７８】
（３）ビッカース硬さ
実験例１−１６で、得られた各ショットブラスト用研削材から、ＪＩＳ  Ｚ０３１２における３．（ｂ）に定義された「ショット」に分類される研削材粒子であって、形状が球状のものをピックアップして、且つ、粒径が実測２ｍｍ（デジタルノギスを用いた粒径測定において２．０ｍｍ±０．１ｍｍ）である研削材粒子を選択した。更に、その研削材粒子の中から、無作為に選択した１０個の研削材粒子のビッカース硬さを、各々ビッカース硬度計（株式会社明石製作所製、形式「ＭＶＫ」）を用いて測定（ＪＩＳ  Ｚ２２４４に準拠）した後、得られた各１０点のデータの平均値を算出し、表１に示した。【００７９】
（４）非晶質な連続層の有無の確認
得られた各ショットブラスト用研削材から、ＪＩＳ  Ｚ０３１２における３．（ｂ）に定義された「ショット」に分類される研削材粒子であって、形状が球状のものをピックアップして、且つ、粒径が実測２ｍｍ（デジタルノギスを用いた粒径測定において２．０ｍｍ±０．１ｍｍ）である研削材粒子を選択した。更に、その研削材粒子の中から、無作為に選択した１０個の研削材粒子を切断し、その表面を研磨した。得られた研磨面を、光学顕微鏡により５００倍に拡大して観察し、非晶質な連続相の有無を確認した。その結果、１０個の試料の全てに非晶質な連続相が認められた実験例には、表１の「非晶質連続層」の欄に「○」を示した。一方、１０個の試料のうち１個でも非晶質な連続相が認められなかった実験例には、表１の「非晶質連続層」の欄に「×」を示した。
【符号の説明】
【００８０】
１；非晶質な連続相、２；結晶相、３；結晶質な連続相（多結晶相）、４；結晶相（粗大結晶）、
１００；ショットブラスト用研削材製造装置、
１１０；風砕手段（リングノズル）、１１１；ノズル、
１２０；冷却手段、１２１；チャンバー、１２２；円筒部分、１２３；先窄まり部、１２４；放水手段、１２５；放水ノズル、１２６；スチールコンベア、
１３０；脱水搬送手段、１３１；ウェッジワイヤ、１３２；ウェッジワイヤスクリーン、１３３；振動発生手段（振動発生装置）、
１４０；バケットコンベア、１４１；回収容器、
１５０；溶融スラグ貯留手段（タンディッシュ）、１５１；溶融スラグ貯留手段の開口部、１５２；加熱手段（バーナー）、
２００；溶融スラグ、２０１；スラグ粒子（ショットブラスト用研削材）。
【要約】
本発明の目的は、Ｆｅ濃度がＦｅＯ換算で６．０〜３５．０質量％と高い範囲においても圧壊強度が大きく、そのばらつきが小さい研削材を提供することである。本研削材は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｇ及びＭｎを含み、非晶質な連続相を有し、全体に対して、ＦｅとＳｉとＣａとを、各々ＦｅＯ、ＳｉＯ２又はＣａＯの各換算による合計含有量が５０．０質量％以上であるとともに、ＦｅをＦｅＯ換算で６．０質量％以上３５．０質量％以下、ＳｉをＳｉＯ２換算で１５．０質量％以上３５．０質量％以下、ＣａをＣａＯ換算で１０．０質量％以上３５．０質量％以下含有する。本方法は、溶融スラグを風砕してスラグ粒子を形成する工程と、スラグ粒子を下方へ落下させながら、又は、下方へ落下させた後、水を吹き付けて冷却する工程と、スラグ粒子を搬送しながら脱水する工程と、を備える。【図１】
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【図２】
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【図３】
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