(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鋼スラグを加圧蒸気によってエージングする製鋼スラグの加圧式蒸気エージング装置であって、
前記製鋼スラグが装入されるスラグ収納容器と、
前記スラグ収納容器を収納する圧力容器と、
前記圧力容器の外部に設けられ、前記圧力容器の内部に前記加圧蒸気を供給する第一配管と、
前記圧力容器の内部に設けられ、前記スラグ収納容器の内部に前記加圧蒸気を供給する第二配管と、
を備え、
前記第二配管は、前記スラグ収納容器の内部に水平方向に沿って設けられる主管部と、前記主管部から上方に向けて立ち上げて設けられるとともに側面に前記加圧蒸気を噴出する噴出孔が形成された枝管部と、を備え、
前記スラグ収納容器の収納領域の高さ方向の寸法をＨ（ｍｍ）としたとき、前記収納領域における０．３×Ｈ〜０．６×Ｈの高さ方向領域に前記噴出孔が配置される
ことを特徴とする加圧式蒸気エージング装置。
【請求項２】
前記第二配管は、前記枝管部の前記噴出孔の上方に、前記枝管部の外径よりも大きい外径を有する拡径部を更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載の加圧式蒸気エージング装置。
【請求項３】
前記拡径部が前記枝管部の先端に設けられる
ことを特徴とする請求項２に記載の加圧式蒸気エージング装置。
【請求項４】
前記拡径部の外径をＤ（ｍｍ）、前記枝管部の外径をｄ（ｍｍ）としたとき、Ｄ≧２×ｄを満たす
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の加圧式蒸気エージング装置。
【請求項５】
前記噴出孔の中心点と、前記拡径部の下面の端縁のうち当該噴出孔の中心点に最も近い位置とを結ぶ線の、水平線からの傾斜角度が４５°以下である
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の加圧式蒸気エージング装置。
【請求項６】
前記拡径部の下端部と前記噴出孔の中心点との離間距離をＬ１（ｍｍ）、前記枝管部の外径をｄ（ｍｍ）としたとき、Ｌ１≦ｄを満たす
ことを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の加圧式蒸気エージング装置。
【請求項７】
前記スラグ収納容器の収納領域の長手方向の寸法をＬ（ｍｍ）としたとき、前記収納領域における０．２×Ｌ〜０．８×Ｌの長手方向領域に前記噴出孔が配置される
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の加圧式蒸気エージング装置。
【請求項８】
前記スラグ収納容器の収納領域の幅方向の寸法をＷとしたとき、前記収納領域における０．２×Ｗ〜０．８×Ｗの幅方向領域に前記噴出孔が配置される
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の加圧式蒸気エージング装置。
【請求項９】
前記噴出孔が、前記枝管部の周方向に複数個設けられている
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の加圧式蒸気エージング装置。
【請求項１０】
前記噴出孔が、前記枝管部の高さ方向に複数箇所設けられている
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の加圧式蒸気エージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉、電気炉等から排出される、未滓化石灰（フリーライムとも称される。）を含有する製鋼スラグを、加圧蒸気を利用して短時間でエージングする加圧式蒸気エージング装置に関する。
本願は、２０１７年１月２６日に、日本に出願された特願２０１７−０１１８７０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
製鋼工程で発生する製鋼スラグは、硬く、その表面が角張った形状をしているので、道路転圧時の噛み合わせがよく、路盤材料として優れた性質を有している。【０００３】
しかしながら、製鋼スラグは、脱燐剤・脱硫剤として使用される生石灰の一部が、他の分子と完全に結合しないで未滓化石灰のまま残存している。【０００４】
従って、この製鋼スラグを、そのまま路盤材料として使用した場合は、経時的に水和反応を起こして膨張・崩壊し、地盤隆起などの弊害を生じる場合がある。【０００５】
そのため、製鋼スラグを路盤材料等に使用する場合、予めエージングを行って、膨張・崩壊現象を完了させ、安定して使用できるようにしている。なお、エージングとは、未滓化石灰（フリーライム）を含有する製鋼スラグを、例えば加圧水蒸気を利用して短時間で人工的に膨潤させる操作である。【０００６】
製鋼スラグのエージング方法及びその装置に係る先行技術文献として、例えば特許文献１が挙げられる。【０００７】
特許文献１で提案された技術は、２５ｍｍ以下の粒径のものが８０％以上となるように破砕された常温の製鋼スラグを圧力容器に装入して密閉した後、圧力容器内に加圧水蒸気を供給して圧力容器及びスラグを加熱する。そして、前記操作によって凝縮した熱水を排出しつつ圧力容器内を昇温・昇圧し、次いで圧力容器内を０．１９６〜０．９８ＭＰａの圧力の飽和水蒸気雰囲気に１〜５時間保持した後、圧力容器内を大気圧まで減圧して製鋼スラグを排出する。【０００８】
特許文献２では、圧力容器内の昇温・昇圧工程、及び飽和水蒸気雰囲気の保温工程に伴い、圧力容器の内部に蓄積される空気混じりの蒸気を圧力容器の外部に放出することを特徴とした製鋼スラグのエージング方法と装置が提案されている。【０００９】
特許文献２で提案された装置を使用した蒸気エージングの概要を図９Ａ、図９Ｂに示す。特許文献２で提案された装置を使用した蒸気エージングは、以下のように行われる。先ず、トラクタショベルなどの搬入装置１０１を使用して、非密閉のスラグ収納容器１０３に蒸気エージングしようとする製鋼スラグ１０２を装入する。【００１０】
その後、前記スラグ収納容器１０３を圧力容器１０４の内部に移送し、その上方に設けられた蒸気供給口１０４ａから所定圧力の飽和水蒸気を供給して、圧力容器１０４の内部を所定の時間、所定の圧力に保持し、製鋼スラグ１０２をエージングする。エージング処理が終了した製鋼スラグ１０２は、スラグ収納容器１０３の底部を開放して搬出する。【００１１】
さらに、特許文献３には、加圧蒸気を短時間でスラグ内に行き渡らせ、短時間で水和反応が可能になる加圧式蒸気エージング方法と装置が開示されている。【００１２】
特許文献３で提案された蒸気エージング装置は、図１０Ａ、図１０Ｂに示すように、加圧蒸気を供給する配管２０５を圧力容器２０４の内部に搬入したスラグ収納容器２０３の内部に導き、この配管２０５に設けた孔２０５ａからスラグ収納容器２０３に装入された製鋼スラグに加圧蒸気を供給する構成である。【００１３】
しかしながら、特許文献３の蒸気エージング装置でも、特に粉状物の割合が多い製鋼スラグのエージング処理の回数を重ねると、孔２０５ａの目詰まりなどに起因してエージング効率を維持することができなくなるため、高い頻度での設備メンテナンスが必要とされる。また、図１０Ａに示すように、配管２０５は圧力容器２０４の長手方向に配置されている。通常、圧力容器２０４への製鋼スラグの投入は鉛直方向上方から行われるため、配管２０５は、製鋼スラグの落下物により、陥没や湾曲などの損傷を受ける。よって高い頻度での設備のメンテナンスが必要とされる。【００１４】
さらに、特許文献４には、粒の割合が多い製鋼スラグを蒸気エージングしても、膨張反応が完了するようにできる製鋼スラグのエージング方法が開示されている。【００１５】
しかしながら、特許文献４のエージング方法でも、孔の目詰まりなどに起因するエージング効率の低下は避けられなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】日本国特開平８−１６５１５１号公報
【特許文献２】日本国特開平９−１１８５４９号公報
【特許文献３】日本国特開２００９−２８０４４５号公報
【特許文献４】日本国特開２０１２−４１２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は従来の技術の有する上述の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、含有される粉状物の割合が多い製鋼スラグをエージングする場合であっても、設備メンテナンスの頻度を抑えつつ、エージング効率を高めることができる製鋼スラグの加圧式蒸気エージング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の概要は下記の通りである。【００１９】
（１）本発明の一態様は、製鋼スラグを加圧蒸気によってエージングする製鋼スラグの加圧式蒸気エージング装置であって、前記製鋼スラグが装入されるスラグ収納容器と、前記スラグ収納容器を収納する圧力容器と、前記圧力容器の外部に設けられ、前記圧力容器の内部に前記加圧蒸気を供給する第一配管と、前記圧力容器の内部に設けられ、前記スラグ収納容器の内部に前記加圧蒸気を供給する第二配管と、を備え、前記第二配管が、前記スラグ収納容器の内部に水平方向に沿って設けられる主管部と、前記主管部から上方に向けて立ち上げて設けられるとともに側面に前記加圧蒸気を噴出する噴出孔が形成された枝管部と、を備え、前記スラグ収納容器の収納領域の高さ方向の寸法をＨ（ｍｍ）としたとき、前記収納領域における０．３×Ｈ〜０．６×Ｈの高さ方向領域に前記噴出孔が配置される。【００２０】
（２）上記（１）に記載された加圧式蒸気エージング装置では、前記第二配管が、前記枝管部の前記噴出孔の上方に、前記枝管部の外径よりも大きい外径を有する拡径部を更に備えてもよい。
（３）上記（２）に記載された加圧式蒸気エージング装置では、前記拡径部が前記枝管部の先端に設けられてもよい。
（４）上記（２）又は（３）に記載された加圧式蒸気エージング装置では、前記拡径部の外径をＤ（ｍｍ）、前記枝管部の外径をｄ（ｍｍ）としたとき、Ｄ≧２×ｄを満たしてもよい。
（５）上記（２）〜（４）のいずれか一項に記載された加圧式蒸気エージング装置では、前記噴出孔の中心点と、前記拡径部の下面の端縁のうち当該噴出孔の中心点に最も近い位置とを結ぶ線の、水平線からの傾斜角度が４５°以下であってもよい。
（６）上記（２）〜（５）のいずれか一項に記載された加圧式蒸気エージング装置では、前記拡径部の下端部と前記噴出孔の中心点との離間距離をＬ１（ｍｍ）、前記枝管部の外径をｄ（ｍｍ）としたとき、Ｌ１≦ｄを満たしてもよい。【００２１】
（７）上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載された加圧式蒸気エージング装置では、前記スラグ収納容器の収納領域の長手方向の寸法をＬ（ｍｍ）としたとき、前記収納領域における０．２×Ｌ〜０．８×Ｌの長手方向領域に前記噴出孔が配置されてもよい。
（８）上記（１）〜（７）のいずれか一項に記載された加圧式蒸気エージング装置では、前記スラグ収納容器の収納領域の幅方向の寸法をＷとしたとき、前記収納領域における０．２×Ｗ〜０．８×Ｗの幅方向領域に前記噴出孔が配置されてもよい。
（９）上記（１）〜（８）のいずれか一項に記載された加圧式蒸気エージング装置では、前記噴出孔が、前記枝管部の周方向に複数個設けられてもよい。
（１０）上記（１）〜（９）のいずれか一項に記載された加圧式蒸気エージング装置では、前記噴出孔が、前記枝管部の高さ方向に複数箇所設けられてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
上記（１）に記載された構成によれば、枝管部が上方に向かって立ち上げて設けられているため、スラグ収納容器内に製鋼スラグが装入される際に枝管部の先端に製鋼スラグが衝突する。従って、枝管部の側面に形成された加圧蒸気の噴出孔の近傍における製鋼スラグの充填度合いが低下するため、製鋼スラグの中心部に効率良く加圧蒸気を供給することができる。また、これに伴い、噴出孔の目詰まりを防止することができる。
更に、枝管部が主管部から上方に向けて立ち上げて設けられているため、収納領域における０．３×Ｈ〜０．６×Ｈの高さ方向領域に噴出孔を配置しても、収納領域における低い位置に主管部を配置させることができる。従って、スラグ収納容器内に製鋼スラグが装入される際に製鋼スラグが主管部に衝突する回数を抑えて主管部の物理的損傷を防ぎつつ、製鋼スラグの中心部に効率良く加圧蒸気を供給することができる。
従って、製鋼スラグに含有される粉状物の割合が多い場合であっても、設備メンテナンスの頻度を抑えつつ、エージング効率を高めることができる。
また、上記（２）〜（１０）に記載された構成によれば、設備メンテナンスの頻度を更に抑えつつ、エージング効率を更に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る蒸気エージング装置の概略構成を示す概略正面図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ線に沿って得られる概略断面図であり、第二配管を取り除いた状態を示す。
【図３】収納領域αの寸法を説明するための概略斜視図である。
【図４Ａ】主管部と枝管部を示す概略平面図である。
【図４Ｂ】主管部と枝管部を示す概略正面図である。
【図４Ｃ】枝管部と拡径部の寸法を説明するため概略図である。
【図５Ａ】噴出孔の近傍における製鋼スラグの充填度合いが高い場合の加圧蒸気の噴出態様を説明するための模式図である。
【図５Ｂ】噴出孔の近傍における製鋼スラグの充填度合いが低い場合の加圧蒸気の噴出態様を説明するための模式図である。
【図６Ａ】枝管部の第一変形例を示す概略平面図である。
【図６Ｂ】同変形例を示す概略正面図である。
【図７Ａ】枝管部の第二変形例を示す概略平面図である。
【図７Ｂ】同変形例を示す概略正面図である。
【図８Ａ】枝管部の第三変形例を示す概略平面図である。
【図８Ｂ】同変形例を示す概略正面図である。
【図９Ａ】特許文献２で提案した設備を使用した蒸気エージングの概要を説明する図である。
【図９Ｂ】図９Ａのスラグ収納容器の拡大図である。
【図１０Ａ】特許文献３で提案した加圧式蒸気エージング装置の概略構成を説明する側面図である。
【図１０Ｂ】特許文献３で提案した加圧式蒸気エージング装置の概略構成を説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明者らは、加圧式蒸気エージング装置において、設備メンテナンスの頻度を抑えつつ、エージング効率を高めることについて鋭意検討を行った。
【００２５】
その結果、下記の知見を得た。
図１０Ａ、図１０Ｂに示す従来技術のように、長手方向に配置された配管２０５に蒸気を噴出する孔２０５ａを形成した場合、孔２０５ａの近傍の製鋼スラグが高い充填度合いで存在する。この場合、孔２０５ａからの蒸気の噴出が妨げられる。また、これに伴い孔２０５ａの目詰りが発生する虞がある。そこで、鉛直方向に立ち上げた枝管部の側面に蒸気孔を形成すれば、上方から投下されて装入される製鋼スラグが配管の上部に衝突して孔の近傍の製鋼スラグの充填度合いを下げることができる。これにより、孔からの蒸気の噴出を効果的に行うことができるとともに、目詰まりを防ぐことが可能となる。
また、図１０Ａ、図１０Ｂに示す従来技術では、スラグ表面水（石灰水）が噴出孔に流入することにより目詰まりが発生する虞もある。しかし、鉛直方向に立ち上げた枝管部の側面に蒸気孔を形成することで、スラグ表面水の流入を緩和することが可能となる。
更に、図１０Ａ、図１０Ｂに示す従来技術では、配管２０５が高さ方向中央部より高く配置されているため、上方から投下されて装入される製鋼スラグが配管に衝突する回数が多く、配管の物理的損傷が生じる虞がある。しかし、水平方向に設けられた主管部から鉛直方向に立ち上げるように枝管部を設ければ、スラグ収納容器における低い位置に主管部を配置しながら、スラグ収納容器の収納領域の０．３×Ｈ〜０．６×Ｈの高さ方向領域に噴出孔を配置することができる。これにより、設備メンテナンスの頻度を抑えつつ、蒸気エージングを効率的に進行させることができる。
【００２６】
以下、上述の知見に基づきなされた本発明の一実施形態に係る製鋼スラグの加圧式蒸気エージング装置１（以下、単に「蒸気エージング装置１」と呼称する）について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１、図２に示すように、本実施形態に係る蒸気エージング装置１は概略円筒形状の装置であり、スラグ収納容器１１と、圧力容器１２と、第一配管１３と、第二配管１４とを有する。
以下の説明において、長手方向Ｘとは、蒸気エージング装置１の長手方向に沿う方向であり、高さ方向Ｙとは、鉛直方向であり、幅方向Ｚとは、長手方向Ｘと高さ方向Ｙとに垂直な方向である。
【００２８】
スラグ収納容器１１は、蒸気エージングが行われる製鋼スラグを収納する容器であり、図２に示すように、一対の収納部材１１１と、２つの支持部材１１２とにより構成される。
【００２９】
それぞれの収納部材１１１は、長手方向Ｘに沿って延在する底面１１１ａ、第一傾斜面１１１ｂ、側面１１１ｃ、及び第二傾斜面１１１ｄの長手方向両端部に端面１１１ｅが連接されて構成される。
【００３０】
支持部材１１２は、圧力容器１２の底から上方に向けて立ち上げて設けられた柱部１１２ａと、柱部１１２ａの上端から長手方向Ｘに沿って延在するシャフト１１２ｂとを有する。シャフト１１２ｂは、一対の端面１１１ｅを互いに重ね合わせた状態で柱部１１２ａと軸架するように設けられ、一対の収納部材１１１のそれぞれをシャフト１１２ｂの軸周りに回動可能に支持する。
【００３１】
スラグ収納容器１１の上方には開口部が形成され、製鋼スラグはこの開口部からスラグ収納容器１１の内部に装入される。尚、図２に示す例では、スラグ収納容器１１に製鋼スラグを装入するとき、及び、蒸気エージングを行うときには、一対の底面１１１ａの先端が互いに当接して向かい合った状態とされる。しかしながら、一対の底面１１１ａの先端の一部が互いに重なり合った状態とされてもよい。
そして、蒸気エージングが行われた後には、図２の二点鎖線で示すように、シャフト１１２ｂを中心に一対の収納部材１１１が開くことで、製鋼スラグが排出される。
尚、収納部材１１１の動作については油圧シリンダ等（図示省略）を用いてもよい。また、製鋼スラグを排出するために収納部材１１１を回動させる際、円滑に作業を行うために、収納部材１１１の底部を円弧状とし、その下方にローラ等（図示省略）を設置してもよい。
【００３２】
また、スラグ収納容器１１に製鋼スラグを装入する際は、通常、図９Ａに示すように、スラグ収納容器１１を圧力容器１２の外に搬出する。従って、本実施形態に係る蒸気エージング装置１は、スラグ収納容器１１を圧力容器１２から搬出する際、及び、製鋼スラグの装入後に圧力容器１２に搬入して設置する際に、後述する主管部１４ａ及び枝管部１４ｂがスラグ収納容器１１の内部の適切な位置に設置された状態で、搬入及び搬出が可能な構造であることが好ましい。
【００３３】
ここで、図３を参照し、スラグ収納容器１１の収納領域αについて説明する。
収納領域αは、スラグ収納容器１１における、製鋼スラグが収納される内部空間である。図３は収納領域αを示す一例であり、スラグ収納容器や収納領域αの形は限定されない。製鋼スラグは、スラグ収納容器１１の上部に設けられた開口部よりも高い位置まで装入される場合があるが、この場合であっても開口部よりも高い領域については収納領域αに含まれない。すなわち、収納領域αは装入される製鋼スラグの量に依存するのではなく、スラグ収納容器１１の内寸に依存する。
図３に示すように、本願においては、収納領域αについて、それぞれの軸に沿った端から端までの長さを寸法とし、高さ方向Ｙの寸法をＨ（ｍｍ）、長手方向Ｘの寸法をＬ（ｍｍ）、幅方向Ｚの寸法をＷ（ｍｍ）と定義する。
【００３４】
圧力容器１２は、スラグ収納容器１１を収納する密閉が可能な容器である。圧力容器１２は、スラグ収納容器１１の搬入・排出を可能とするための開閉蓋１２ａを備えている。この圧力容器１２には、内部の圧力、温度を計測するセンサー（図示省略）が設けられている。また、この圧力容器１２には、内部に加圧蒸気を供給可能なように、圧力容器１２の上部（スラグ収納容器１１の開口部の上方）に第一配管１３を配置する一方、内部に搬入されたスラグ収納容器１１内に装入された製鋼スラグに加圧蒸気を直接供給可能なように、当該スラグ収納容器１１の内部に第二配管１４を導いている。
【００３５】
第一配管１３は、圧力容器１２の外部に設けられるとともに圧力容器１２の上部に接続され、加圧蒸気供給装置５０から供給された加圧蒸気を圧力容器１２の内部に供給する。第一配管１３を介して供給された加圧蒸気は、スラグ収納容器１１の開口部の近傍で露出している製鋼スラグに直接接触することで、蒸気エージングの進行を促進することができる。
【００３６】
第二配管１４は、圧力容器１２の内部に設けられるとともに圧力容器１２の側部に接続され、加圧蒸気供給装置５０から供給された加圧蒸気をスラグ収納容器１１の内部に供給する。
第二配管１４は、主管部１４ａと枝管部１４ｂとを含み、枝管部１４ｂに形成された噴出孔１４ｂａから加圧蒸気を噴出する。これにより、スラグ収納容器１１に装入されている製鋼スラグの内部に加圧蒸気を接触させることで、蒸気エージングの進行を促進することができる。
【００３７】
尚、本実施形態に係る蒸気エージング装置１では、バルブ５１を有する配管５２を通じて加圧蒸気供給装置５０を第一配管１３と第二配管１４とに接続している。
【００３８】
主管部１４ａは、図１に示すように、長手方向Ｘの両端に接続管部１４ｄが接続され、スラグ収納容器１１の内部において長手方向Ｘに沿って設けられる。接続管部１４ｄは、スラグ収納容器１１の収納部材１１１の端面１１１ｅを跨ぐように逆Ｕ字状に設けられる。そして、接続管部１４ｄは、圧力容器１２の外部に設けられる加圧蒸気供給装置５０にバルブ５１と配管５２を介して接続される。
【００３９】
主管部１４ａは、スラグ収納容器１１の収納領域αにおける０．１×Ｈ〜０．３×Ｈの高さ方向領域に設けられることが好ましい。
主管部１４ａを０．１×Ｈ未満の高さ方向領域に設ける場合、主管部１４ａとスラグ収納容器１１との間の隙間が小さくなり、スラグ収納容器１１の下方に存在するドレン水内の微粉スラグが成長した場合に当該隙間が埋まる虞がある。この場合、一対の収納部材１１１を開く際の誤作動の原因になり得るため、主管部１４ａは０．１×Ｈ以上の高さ方向領域に設けることが好ましい。
一方、主管部１４ａを０．３×Ｈ以下の高さ方向領域に配置する場合、長尺の枝管部１４ｂを用いても、噴出孔１４ｂａを適切な高さ方向領域に配置させることができる。この場合、主管部の上部に堆積することで比較的高い充填度合いで存在する製鋼スラグに起因する噴出孔１４ｂａの詰まりを防ぐことができる点で好ましい。更に、主管部１４ａを０．３×Ｈ以下の高さ方向領域に配置する場合、開口部から投下される製鋼スラグとの衝突回数が減るため、主管部１４ａの物理的損傷を防ぐことができる点でも好ましい。
【００４０】
図４Ａ、図４Ｂに示すように、枝管部１４ｂは、主管部１４ａに、長手方向Ｘに沿って所定の間隔を空けた複数箇所から、上方に向けて立ち上げて設けられている。枝管部１４ｂは複数設けられてよく、少なくとも１つあればよい。それぞれの枝管部１４ｂの側面には、加圧蒸気の噴出孔１４ｂａが設けられている。噴出孔１４ｂａは、枝管部１４ｂの側面に複数個設けられていて良く、枝管部１４ｂの周方向に複数設けられていてもよい。また、それぞれの枝管部１４ｂの先端付近の側面には、加圧蒸気の噴出孔１４ｂａが周方向の等角度位置に複数個設けられている。
加圧蒸気供給装置５０から供給される加圧蒸気は、主管部１４ａと枝管部１４ｂを通って噴出孔１４ｂａから噴出され、スラグ収納容器１１内に装入されている製鋼スラグに供給される。
【００４１】
噴出孔１４ｂａから噴出された加圧蒸気は、所定の拡がり角度で噴射されるため、図５Ａに示すように噴出孔１４ｂａの周辺の製鋼スラグの充填度合いが高い場合には加圧蒸気が製鋼スラグに衝突する面積が小さくなり、一方、図５Ｂに示すように噴出孔１４ｂａの周辺の製鋼スラグの充填度合いが低い場合には加圧蒸気が製鋼スラグに衝突する面積が大きくなる。
本実施形態に係る蒸気エージング装置では、枝管部１４ｂが上方に向けて立ち上げて設けられているため、スラグ収納容器１１内に製鋼スラグを投下して装入される際に、枝管部１４ｂの先端に製鋼スラグが衝突する。従って、枝管部１４ｂの側面に形成された加圧蒸気の噴出孔１４ｂａの近傍における製鋼スラグの充填度合いが低下するため、装入される製鋼スラグの中心部に効率良く加圧蒸気を供給することができる。また、これに伴い噴出孔の目詰まりを防止することができる。
【００４２】
噴出孔１４ｂａは、収納領域αにおける０．３×Ｈ〜０．６×Ｈの高さ方向領域に配置される。製鋼スラグの蒸気エージング（水和反応）は、第一配管１３から供給される加圧蒸気が直接接触するスラグ収納容器１１の開口部や一対の収納部材１１１の近くよりもスラグ収納容器１１の中心部で進行が遅い。
そこで、収納領域αにおける０．３×Ｈ〜０．６×Ｈの高さ方向領域に噴出孔１４ｂａが配置されることで、装入された製鋼スラグの高さ方向中心部から加圧蒸気を製鋼スラグに供給でき、蒸気エージングを効率的に進行させることができる。好ましくは、０．３５×Ｈ〜０．６×Ｈ、より好ましくは、０．４×Ｈ〜０．６×Ｈ、更に好ましくは、０．４５×Ｈ〜０．６×Ｈとしてもよい。
噴出孔１４ｂａの高さ方向位置は、枝管部１４ｂにおける噴出孔１４ｂａの形成位置で調整してもよく、枝管部１４ｂの高さで調整してもよく、主管部１４ａの高さ方向位置で調整してもよい。
【００４３】
本実施形態に係る蒸気エージング装置１によれば、枝管部１４ｂが主管部１４ａから上方に向けて立ち上げて設けられているため、収納領域αにおける０．３×Ｈ〜０．６×Ｈの高さ方向領域に噴出孔１４ｂａを配置しても、収納領域αにおける低い位置（例えば０．１×Ｈ〜０．３×Ｈの高さ方向領域）に主管部１４ａを配置させることができる。従って、スラグ収納容器１１内に製鋼スラグが装入される際に製鋼スラグが主管部１４ａに衝突する回数を抑えて主管部１４ａの物理的損傷を防ぎつつ、装入される製鋼スラグの中心部に効率良く加圧蒸気を供給することができる。
【００４４】
蒸気エージングをより効率的に進行させるためには、加圧蒸気を製鋼スラグの長手方向中心部に供給することが好ましい。従って、噴出孔１４ｂａは、スラグ収納容器１１の収納領域αにおいて、０．２×Ｌ〜０．８×Ｌの長手方向領域に設けられることが好ましい。より好ましくは、０．２５×Ｌ〜０．７５×Ｌとしてもよい。
【００４５】
同様に、蒸気エージングをより効率的に進行させるためには、加圧蒸気を製鋼スラグの幅方向中心部に供給することが好ましい。従って、噴出孔１４ｂａは、スラグ収納容器１１の収納領域αにおいて、０．２×Ｗ〜０．８×Ｗの幅方向領域に設けられることが好ましい。より好ましくは０．３×Ｗ〜０．７×Ｗ、更に好ましくは０．４×Ｗ〜０．６×Ｗとしてもよい。
【００４６】
本実施形態に係る蒸気エージング装置１では、図４Ｃに示すように、枝管部１４ｂの先端に、枝管部１４ｂの外径ｄよりも大きい外径Ｄを有する円板状の拡径部１４ｃが形成されている。図４Ｃに示すように、拡径部１４ｃの外径Ｄは、枝管部１４ｂの外径ｄよりも大きい。尚、拡径部１４ｃの平面視形状が円形ではない場合、拡径部１４ｃの平面視形状の円相当径を外径として取り扱う。
【００４７】
拡径部１４ｃが形成されている場合、スラグ収納容器１１内に製鋼スラグが装入される際に、枝管部１４ｂの先端の拡径部１４ｃに製鋼スラグが衝突する。従って、拡径部１４ｃが形成されていない場合よりも製鋼スラグが衝突する面積が増加する。従って、枝管部１４ｂの側面に形成された加圧蒸気の噴出孔１４ｂａの近傍における製鋼スラグの充填度合いが更に低下するため、装入される製鋼スラグの中心部に効率良く加圧蒸気を供給することができる。また、これに伴い噴出孔１４ｂａの目詰まりを更に防止することができる。
更には、拡径部１４ｃが形成されている場合、スラグ表面水（石灰水）が噴出孔１４ｂａに流入することを防ぐ効果を更に向上させることができるため、噴出孔１４ｂａの目詰まりをより確実に防止することができる。
更には、上方から投下されて装入される製鋼スラグが主管部１４ａに衝突することによる物理的損傷を軽減することもできる。
【００４８】
拡径部１４ｃの大きさ（外径や厚さ等）は、上述の効果が生じるように枝管部１４ｂの外径ｄ、前記噴出孔１４ｂａの立上げ方向の位置及び大きさに応じて最適な大きさに決定される。逆に、拡径部１４ｃの大きさに応じて噴出孔１４ｂａの大きさや設ける位置を適切に決定してもよい。
【００４９】
噴出孔１４ｂａ近傍における製鋼スラグの充填度合いを小さくするとともに噴出孔１４ｂａの目詰まりを防止し、蒸気エージングの更なる効率化を図るためには、下記の条件の一つ以上を満たすことが好ましい。
（条件１）Ｄ≧２×ｄ
（条件２）θ≦４５°
（条件３）Ｌ１≦ｄ
ここで、図４Ｃに示すように、Ｄは拡径部１４ｃの外径（ｍｍ）であり、ｄは枝管部１４ｂの外径（ｍｍ）であり、Ｌ１は噴出孔１４ｂａの中心点から拡径部１４ｃの下端部までの離間距離（ｍｍ）であり、θは噴出孔１４ｂａの中心点と、拡径部１４ｃの下面の端縁のうち当該噴出孔１４ｂａの中心点に最も近い位置とを結ぶ線の、水平線からの傾斜角度（°）である。
【００５０】
主管部１４ａ及び枝管部１４ｂの外径及び厚み、枝管部１４ｂの上方への立上げ方向及び長さ、設置数（設置間隔）、枝管部１４ｂの側面に設けられる噴出孔１４ｂａの数及び大きさは、本発明の効果が得られる範囲であれば特に限定されるものではない。すなわち、主管部１４ａ及び枝管部１４ｂの外径及び厚みは、製鋼スラグに供給すべき加圧蒸気量、装入される製鋼スラグの装入時の衝撃や装入後の製鋼スラグの重量に耐え得る寸法に決定する。また、枝管部１４ｂの上方への立上げ方向及び長さは、主管部１４ａのスラグ収納容器１１の設置位置に応じて、枝管部１４ｂに設けられる噴出孔１４ｂａがスラグ収納容器１１の収納領域αの適切な位置に配置されるように決定すればよい。
【００５１】
上記の実施形態に係る蒸気エージング装置１によれば、粉状物の割合が多い製鋼スラグをスラグ収納容器１１に装入した場合でも、噴出孔１４ｂａ近傍における製鋼スラグの充填度合いを小さくするとともに噴出孔１４ｂａの目詰まりを防止することができる。従って、スラグ収納容器１１に装入された製鋼スラグの中心部に加圧蒸気を効果的に供給することができ、第一配管１３から圧力容器１２の内部に供給される加圧蒸気と相俟って、短時間で製鋼スラグの蒸気エージングを進行させることができる。これにより、設備メンテナンスの頻度を抑えつつ、エージングを効率的に進行することが可能となる。
【００５２】
本発明は上記のような例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更してもよいことは、言うまでもない。
【００５３】
例えば、枝管部１４ｂの設置数（設置間隔）、枝管部１４ｂに設けられる噴出孔１４ｂａの周方向及び立上げ方向の位置、数、大きさは、上記実施形態で示す例に限られず、スラグ収納容器１１の中心部に位置する製鋼スラグに効果的に加圧蒸気を供給できるように決定すればよい。
【００５４】
枝管部１４ｂは、図６Ａ、図６Ｂに示す第一変形例のように長手方向Ｘに傾けて立ち上げても良く、図７Ａ、図７Ｂに示す第二変形例のように幅方向Ｚに傾けて立ち上げてもよく、図８Ａ、図８Ｂに示す第三変形例のように長手方向Ｘと幅方向Ｚに傾けて立ち上げてもよい。
また、噴出孔１４ｂａは、図６Ａ〜図８Ｂに示す第一変形例〜第三変形例のように、枝管部１４ｂの高さ方向Ｙに複数箇所設けられてもよい。噴出孔１４ｂａが複数箇所に設けられる場合には、その全ての噴出孔１４ｂａが、収納領域αにおける０．３×Ｈ〜０．６×Ｈの高さ方向領域に配置されることが好ましい。
【００５５】
上記実施形態に係る蒸気エージング装置１では第二配管１４が拡径部１４ｃを有しているが、拡径部１４ｃを有さなくてもよい。
上記実施形態に係る蒸気エージング装置１では主管部１４ａがスラグ収納容器１１の内部を長手方向Ｘに沿って設けられているが、幅方向Ｚに蛇行して設けられてもよい。すなわち、主管部１４ａは、水平方向に沿って設けられていればよい。
【００５６】
上記実施形態に係る蒸気エージング装置１では全ての枝管部１４ｂの噴出孔１４ｂａが全て同じ大きさであるが、異なっていてもよい。
上記実施形態に係る蒸気エージング装置１では枝管部１４ｂに設けられた噴出孔１４ｂａは円形であるが、噴出孔１４ｂａの形状は円形に限らず楕円形や多角形であってもよい。また、枝管部１４ｂにスリットを設けたものでもよい。
【００５７】
上記実施形態に係る蒸気エージング装置１では、枝管部１４ｂの先端に円板状の拡径部１４ｃを設けている。しかしながら、拡径部１４ｃの平面視形状は楕円形や多角形でもよい。また、板状でなくても円錐形状でもよい。また、拡径部１４ｃを設ける位置は枝管部１４ｂの先端でなくてもよく、噴出孔１４ｂａよりも上方であればよい。
上記実施形態に係る蒸気エージング装置１は主管部１４ａを一本のみ有している。しかしながら、スラグ収納容器１１の容量が大きくなって１本の主管部１４ａに設けた枝管部１４ｂから噴出する加圧蒸気だけでは、スラグ収納容器１１に装入された製鋼スラグの中心部に加圧蒸気を効果的に供給できない場合は、枝管部１４ｂを備える主管部１４ａを複数本としてもよい。
【００５８】
（実施例）
実験例１では図１に示す蒸気エージング装置１を用い、また、実験例２〜９では蒸気エージング装置１に各種の変更を加えた蒸気エージング装置を用い、蒸気エージング処理を行った。
【００５９】
各実験例での主な共通条件は下記の通りである。
・製鋼スラグの平均粒径：製鋼スラグの粒径として、道路用鉄鋼スラグの規格０−４０ｍｍ
・圧力容器内の圧力：０．５ＭＰａ
・収納領域の高さＨ：１７９０ｍｍ
・収納領域の幅Ｗ：２８００ｍｍ
・収納領域の長さＬ：６４００ｍｍ
・主管部の幅方向位置：０．５×Ｗ
・主管部の直径：４．５ｍｍ
・蒸気エージング時間：２時間／サイクル
・製鋼スラグ量：４５ｔ／サイクル
実験例１〜８では、０．２５×Ｌ、０．４２×Ｌ、０．５８×Ｌ、及び０．７５×Ｌの４箇所の長手方向位置において、主管部に枝管部を立設した。また、それぞれの枝管部には８個の噴出孔を周方向に等間隔に設けた。これにより、３２個の噴出孔から蒸気が噴出される構成とした。
一方、実験例９では、図１０Ａ及び図１０Ｂのように、枝管部を設けることなく、収納領域の高さ７１０ｍｍと１５３０ｍｍ位置に主管部を設け、それぞれの主管部の片側面毎に１０個の噴出孔を長手方向一列に等間隔に設けた。これにより、２つの主管部において計４０個の噴出孔から蒸気が噴出される構成とした。
実験において、１回のエージングを実施するためには、製鋼スラグを蒸気エージング装置１に装入後、所定の温度に加温する工程、及び蒸気エージング終了後、所定の温度にする工程を要する。これらの工程には合計１時間を要する。すなわち、実験において製鋼スラグを蒸気エージング装置１に装入し、蒸気エージング処理を実施し、製鋼スラグを蒸気エージング装置１から排出するまで要する時間は、３時間／サイクルとなる。
１日で、上記実験を８サイクル行い３６０トン／日の製鋼スラグを処理した。上記実験を８サイクル行い３６０トン／日の製鋼スラグ処理を、操業を止めることなく、１ヶ月、３ヶ月、６ヶ月行った。
【００６０】
各実験例での個別の条件を表１に示す。
【００６１】
【表１】
0006597919.tif 000002
【００６２】
上記の蒸気エージング処理を行った後の製鋼スラグに対し、ＪＩＳ  Ａ  ５０１５（２０１３）の附属書Ｂに定められた水浸膨張試験を行い、水浸膨脹比を測定した。その結果を表２に示す。
【００６３】
【表２】
0006597919.tif 000003
ａ：蒸気エージング前の製鋼スラグの水浸膨張試験結果：水浸膨脹比（％）
ｂ：蒸気エージング後の製鋼スラグの水浸膨張試験結果：水浸膨脹比（％）
低減率：低減率＝（ｂ／ａ）×１００  （％）
実施初期：１日目にエージングしたスラグを水浸膨張試験した結果
実施一ヶ月後：一ヶ月間毎日操業した後の操業で蒸気エージングしたスラグの水浸膨張試験結果
実施三ヶ月後：三ヶ月間毎日操業した後の操業で蒸気エージングしたスラグの水浸膨張試験結果
実施六ヶ月後：六ヶ月間毎日操業した後の操業で蒸気エージングしたスラグの水浸膨張試験結果
【００６４】
実験例１〜４では、適切な条件で蒸気エージングが行われたため、高い効率で蒸気エージングを行うことができた。特に、拡径部を設けた実験例１，２，４では、拡径部を設けなかった実験例３と比較して特に良好な結果が得られた。これは、拡径部により噴出孔の近傍における製鋼スラグの充填度合いを更に小さくすることができ、ノズル詰まりの発生を抑制しつつ、加圧蒸気を製鋼スラグの内部から全体に亘り供給させることができたためと推察される。
【００６５】
実験例５〜８では、高い効率での蒸気エージングが行うことができなかった。噴出孔が０．３×Ｈ〜０．６×Ｈの高さ方向領域に配置されなかったため、スラグの中心部に十分に加圧蒸気を供給できなかったためと推察される。
【００６６】
実験例９では、高い効率での蒸気エージングが行うことができなかった。噴出孔が主配管に形成され、且つ、０．６×Ｈよりも高い高さ方向領域に配置されているため、スラグ噴出孔に詰りが生じると共に、主配管の物理的損傷が生じたためと推察される。
また、定期的に行った点検時においては、噴出孔においてノズル詰まりが発生していることを確認できた。特に、この噴出孔のノズル詰まりが蒸気エージングの効率を下げたものと推察される。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上の本発明は、粉状物の配合割合の多い製鋼スラグを対象とするものに限らず、従来の路盤材程度の粒径の製鋼スラグにも適用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１    蒸気エージング装置
１１    スラグ収納容器
１１１    一対の収納部材
１１１ａ    底面
１１１ｂ    第一傾斜面
１１１ｃ    側面
１１１ｄ    第二傾斜面
１１１ｅ    端面
１１２    支持部材
１１２ａ    柱部
１１２ｂ    シャフト
α    収納領域
１２    圧力容器
１２ａ    開閉蓋
１３    第一配管
１４    第二配管
１４ａ    主管部
１４ｂ    枝管部
１４ｂａ    噴出孔
１４ｃ    拡径部
１４ｄ    接続管部
５０    加圧蒸気供給装置
５１    バルブ
５２    配管
【図１】
0006597919.tif 000004
【図２】
0006597919.tif 000005
【図３】
0006597919.tif 000006
【図４Ａ】
0006597919.tif 000007
【図４Ｂ】
0006597919.tif 000008
【図４Ｃ】
0006597919.tif 000009
【図５Ａ】
0006597919.tif 000010
【図５Ｂ】
0006597919.tif 000011
【図６Ａ】
0006597919.tif 000012
【図６Ｂ】
0006597919.tif 000013
【図７Ａ】
0006597919.tif 000014
【図７Ｂ】
0006597919.tif 000015
【図８Ａ】
0006597919.tif 000016
【図８Ｂ】
0006597919.tif 000017
【図９Ａ】
0006597919.tif 000018
【図９Ｂ】
0006597919.tif 000019
【図１０Ａ】
0006597919.tif 000020
【図１０Ｂ】
0006597919.tif 000021