(57)【要約】【課題】鉄鋼スラグ、とくにアーク炉製鋼の還元スラグの膨張性を推定するための試験法において、従来法より画期的に短縮された期間で、正確な推定を可能にする試験方法とそのための装置を提供すること。【解決手段】４０ｍｍ以下のサイズに破砕した鉄鋼スラグのサンプル（９）の所定量を円筒形のモールド（１）に入れ、スタンプして密に充填したものを、オートクレーブ（３）中において、０．５〜１．０ＭＰａの圧力（温度１５８〜１８３℃）の飽和水蒸気雰囲気に７２〜９６時間保持する促進膨張試験を行ない、その間の膨張をダイヤルゲージ（５）により測定して、スラグの膨張性を推定する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鋼スラグの膨張性を試験する方法であって、４０ｍｍ以下のサイズに破砕した鉄鋼スラグの所定量を円筒形のモールドに入れ、スタンプして密に充填したものを、オートクレーブ中において、０．５〜１．０ＭＰａの圧力（温度１５８〜１８３℃）の飽和水蒸気の雰囲気に７２〜９６時間保持する促進膨張試験を行ない、その間の膨張をダイヤルゲージにより測定して膨張性を推定することからなる試験方法。
【請求項２】
少なくとも３個のサンプルに対して同一条件の促進膨張試験を行ない、特異データが出た場合はそれを捨て、平均値を求める請求項１の試験方法。
【請求項３】
鉄鋼スラグの膨張性を試験する装置であって、軸付き有孔板（２）をそなえた、サンプルを入れるための円筒形のモールド（１）、少なくとも３個のモールドを収容し、１．０ＭＰａの圧力（１８３℃の温度）に耐える、保温材で保温されたオートクレーブ（３）、軸付き有孔板の上に立てた、サンプルの膨張をオートクレーブの外部に伝える変位伝達ロッド（４）およびこのロッドの変位を測定するダイヤルゲージ（５）を本質的な構成部分とし、オートクレーブに所定の温度および圧力をもった飽和水蒸気を供給する手段を付属させてなる装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄鋼スラグの膨張性を試験する方法と、その方法の実施に使用する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄・製鋼作業、すなわち高炉による製銑作業や転炉またはアーク炉による製鋼作業により排出されるスラグが、道路建設における路盤材として使用されている。スラグの中でもアーク炉製鋼の還元精錬期に発生する還元スラグは、主として含有する遊離のＣａＯのために、吸水して膨張する性質があり、使用に先立ってあらかじめ膨張をさせ、それ以上は膨張しないようにした状態で施工に向けることが好ましい。
【０００３】
この「エージング」とよばれる、あらかじめ膨張させる作業は、通常はスラグに水を掛けて放置することにより行なわれるが、長い日数を要する。促進的にエージングを行なうことが提案された（特許第２６６７８００号「製鋼スラグのエージング方法およびその装置」）が、設備の建設にも、また運転にも費用がかかり、実用的な技術とはいえない。
【０００４】
いずれにせよ、還元スラグの膨張性を、エージングに先立ち、またはエージングの途上において予測することが必要である。単なる加水放置であれば、どの程度の日数を要するか、また、ある程度のエージングを行なったのち、スラグがどの程度の膨張性を残しているか、を知らなければならないからである。
【０００５】
そうした試験法の一つとして、ＪＩＳ−Ａ５０１５「道路用鉄鋼スラグ」には「水浸膨張試験」が規定されている。しかし、この試験法は、８０℃の水に１０日間浸漬けする試験を行なうが、還元スラグは、この条件では膨張が終わらないから、膨張性の試験法としては不十分なものに終わっている。出願人の経験によれば、８０℃の水浸漬では、酸化スラグと還元スラグとの混合物であっても、それが膨張を終わるまでには６ヶ月を必要とする。これでは、試験法としては現実的でない。
【０００６】
出願人は、促進試験法として、２〜５ｋｇ／ｃｍ２、代表的には２．５ｋｇ／ｃｍ２の圧力をもった飽和水蒸気の雰囲気に還元スラグを置くことにより、還元スラグでも１０日程度で膨張性を確認できることを見出し、すでに開示した（特開昭６３−１８６１４８）。しかし、試験期間のいっそうの短縮が要望されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の要望に応え、鉄鋼スラグ、とくにアーク炉還元スラグの膨張性を推定するための試験法において、従来法より画期的に短縮された期間で、正確な推定を可能にする試験方法、およびその方法の実施に使用する装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の試験方法は、鉄鋼スラグの膨張性を試験する方法であって、図１に原理を示すように、４０ｍｍ以下のサイズに破砕した鉄鋼スラグのサンプル（９）の所定量を円筒形のモールド（１）に入れ、スタンプして密に充填したものを、オートクレーブ（３）中において、０．５〜１．０ＭＰａの圧力（温度１５８〜１８３℃）の飽和水蒸気雰囲気に７２〜９６時間保持する促進膨張試験を行ない、その間の膨張をダイヤルゲージ（５）により測定して、膨張性を推定することからなる。
【０００９】
【発明の実施形態】
この方法の実施に使用する本発明の装置は、鉄鋼スラグの膨張性を試験する装置であって、図２および図３に示すように、軸付き有孔板（２）をそなえた、サンプル（９）を入れるための円筒形のモールド（１）、少なくとも３個のサンプル入れを収容し、１．０ＭＰａの圧力（１８３℃の温度）に耐える、保温材（図示してない）で保温されたオートクレーブ（３）、軸付き有孔板の軸の上に立てた、サンプルの膨張をオートクレーブの外部に伝える変位伝達ロッド（４）およびこのロッドの変位を測定するダイヤルゲージ（５）を本質的な構成部分とし、オートクレーブに所定の温度および圧力をもった飽和水蒸気を供給する手段（図示してない）を付属させてなるものである。図１および図２において、符号（６）は、変位伝達ロッドに荷重をかけるカウンターウエイト、符号（７）は、オートクレーブへの飽和水蒸気入り口、符号（８）は、ドレン抜きをそれぞれあらわす。
【００１０】
還元スラグの水和膨張のメカニズムを追求した若干の文献（たとえば、井口ら「製鋼スラグの発生量低減と資源化」１９９７年、第２１７〜２２５頁）によれば、水和膨張を引き起こすのは、ＣａＯだけでなく種々のアルミン酸カルシウムなどの水硬性物質も関与していること、また全体としてそれらの水和反応は、４００℃というような高い温度において、もっともよく進むことがわかった。さきに開示した発明（特開昭６３−１８６１４８）において、５ｋｇ／ｃｍ２止まりの飽和水蒸気圧を採用していたのは、こうした知見がなく、また試験期間についての要求が今日ほど厳しくなかったからである。
【００１１】
その後の研究の進展により、高温高圧の飽和水蒸気圧の採用が好ましいことが判明したわけであるが、現実に４００℃という高温は、試験法としては採用困難であり、実装置において実現容易であり、しかもなお、膨張性を推定するために有用な調和点として決定したのが、本発明の条件の下限である「０．５ＭＰａ（約１５８℃）」以上の飽和水蒸気圧である。上限１．０ＭＰａ（約１８３℃）の条件は、試験時間短縮という目的に役立ち、しかも実装置として採用可能である実用上の限界として定めたものである。
【００１２】
本発明の膨張性試験は、なるべく多くのサンプルを用いて実施することが好ましいが、少なくとも３個のサンプルに対して同一条件の促進膨張試験を行ない、３個のデータの平均値を求めるべきである。もし、他の二つにくらべて異常に高いまたは低い特異データが出た場合は、それを捨てて残りを平均するとよい。発明者らの経験によれば、特異データは、高い側に出ることがあるが、低い側にはあまり出ない。高い側の特異データは、サンプル中に含まれていた特定の粒子が顕著な膨張を示したときにみられるものと解される。
【００１３】
【実施例】
ＪＩＳＡ５０１５の付属書１「鉄鋼スラグの水浸膨張試験方法」の４．１項（供試体の成形）に記載されているサンプル（供試体）の成形手順に従って、サイズ４０ｍｍ以下に破砕した製鋼還元スラグのサンプルを３個製作した。それぞれモールド内のサンプル上面に敷いた濾紙の上に軸付き有孔板をのせ、３個一組として１個のオートクレーブに入れ、蓋をして、オートクレーブ内の試験圧力に見合ったカウンターウエイト付きのロッドおよびダイヤルゲージをセットした。なお、サンプル製作に当たって使用した１５ｃｍ径モールド、４．５ｋｇランマー（試料突き固め用の落下錘）、軸付き有孔板などの器具は、ＪＩＳＡ１２１０の４およびＪＩＳＡ１２１１の４に規定されたものを用いた。
【００１４】
オートクレーブを保温剤で覆い、１６５℃（０．６ＭＰａ）の飽和水蒸気を供給し、７２時間（３日）後および９６時間（４日）後に、ダイヤルゲージの読みを記録した。結果はつぎのとおりであって、３日間の促進試験で、還元スラグの膨張性がほぼ推定可能であることが確認できた。
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【００１５】
【発明の効果】
本発明の膨張性試験によれば、製鋼の還元スラグの膨張性が、３日ないし４日の短期間で推定可能になる。従来は１０日を要していた試験時間が、画期的に短縮された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製鋼スラグの膨張性を試験する方法の原理を説明する概念的な図。
【図２】本発明の製鋼スラグの膨張性を試験する装置の縦断面図。
【図３】図２の装置の、蓋を開けてサンプルの配置を示した平面図。
【符号の説明】
１　モールド
２　軸付き有孔板
３　オートクレーブ
４　変位伝達ロッド
５　ダイヤルゲージ
６　カウンターウエイト
７　飽和水蒸気入り口
８　ドレン抜き
９　サンプル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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