(57)【要約】【課題】製鋼プロセスから副生する還元スラグから、それを路盤材として使用するに必要なエージングの負担が軽い合成スラグを製造する方法を提供し、あわせてスケールを処分する好適な途を提供すること。【解決手段】還元スラグに、スケールと、炭素源となる材料とを混合し、混合物をアーク炉で溶融して合成スラグを得る。原料の配合比率は、重量比にして、還元スラグ：スケール＝１：０．８〜１：１．３の範囲から、スケール：炭素源材料（Ｃとして）＝１：０．０５〜１：０．２の範囲から、それぞれ選ぶのが適切である。ＭｇＯ成分を含有するレンガ屑を添加して操業すると、耐火物の保護にとって有用である。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーク炉製鋼の副生物である還元スラグに、鋼の加工工程で発生するスケールと、炭素源となる材料とを混合し、混合物をアーク炉で溶融することにより、粉化の度合いが軽減された合成スラグを得ることからなる路盤材の製造方法。
【請求項２】
アーク炉による溶融を行なうに当たり、還元スラグ、スケールおよびその他の原料の装入に先だって、または装入とともに、適量のスクラップを装入して通電し、スクラップを溶融させて種湯を形成し、ついで装入原料を溶融して合成スラグを形成し、合成スラグが形成されたならば、種湯を炉底に残して溶融した合成スラグを出湯し、冷却して合成スラグを取得するとともに、再び原料の装入を行なって操業を続ける請求項１の路盤材の製造方法。
【請求項３】
還元スラグとスケールとの配合比率を、重量比にして、還元スラグ：スケール＝１：０．８〜１：１．３の範囲から選択して実施する請求項１の路盤材の製造方法。
【請求項４】
スケールと炭素源材料との配合比率を、重量比にして、スケール：炭素源材料（Ｃとして）＝１：０．０５〜１：０．２の範囲から選択して実施する請求項１の路盤材の製造方法。
【請求項５】
ＭｇＯ成分を含有するレンガ屑を添加して操業する請求項１の路盤材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アーク炉製鋼の副生物である還元スラグを使用して路盤材を製造する方法に関し、あわせて、鋼の加工工程で発生するスケールの処理方法を提案する。
【０００２】
【従来の技術】
よく知られているように、アーク炉製鋼の副生物であるスラグには、酸化精錬期に発生する酸化スラグと、還元精錬期に発生する還元スラグとがあり、ともに路盤材として利用されている。しかし、これらのスラグは多量のＣａＯを含有するから、それが水を吸ってＣａ（ＯＨ）２となるときに、粉化する。そこで、粉化による弊害を防ぐため、スラグを高い湿度と温度との条件下におく、「エージング」と呼ばれる処理を施さなければ、使用できない。粉化の程度は、酸化スラグはそれほどでないが、還元スラグは著しく、酸化スラグの３〜４倍に相当する多量のスチームを消費して、エージングを行なっているのが現状である。
【０００３】
一方、鋼の圧延や鍛造などの熱間加工を行なうと、高温の素材の表面が酸化して剥落した、「スケール」が発生する。その成分はほぼＦｅＯであるから、高炉製銑の設備があればそこで製鉄原料として再利用することができ、そのように処理されている場合も少なくない。しかし、近くに高炉がない場合は利用が困難であり、製鉄所まで輸送することは、もちろん製鉄のコストに影響し、処理方法としては不利になる。廃棄処分をするとなれば、環境への影響を考慮しなければならず、結局コストがかかる。
【０００４】
発明者らは、酸化スラグが多量のＦｅＯを含有しているという点で、スケールと共通であることに着目し、還元スラグとスケールとを一体にすることによって、酸化スラグに近い成分組成をもった材料ができるはずであると考え、アーク炉において還元スラグとスケールとをともに溶融したところ、期待どおりの合成スラグが得られ、これが路磐材として有用であることが確認された。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述した発明者らの知見を活用し、還元スラグからエージングの負担が軽い合成スラグを製造して、それを路盤材に使用する方法を提供し、あわせてスケールを処分する好適な途を提供することにある。
【０００６】
【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路盤材の製造方法は、アーク炉製鋼の副生物である還元スラグに、鋼材の加工工程で発生するスケールと、炭素源となる材料とを混合し、混合物をアーク炉で溶融することにより、粉化の度合いが軽減された合成スラグを得ることからなる。
【０００７】
【発明の実施形態】
実際の操業に当たっては、装入材料が電導性の低い物質だけではアーク加熱が困難であるから、溶融の初期に、適量のスクラップを装入して通電し、アークの形成と温度の上昇を助けるとよい。すなわち、アーク炉による溶融を行なうに当たり、還元スラグ、スケールおよびその他の原料の装入に先だって、または装入とともに、適量のスクラップを装入して通電し、スクラップを溶融させて種湯を形成し、アーク加熱を安定的に行える条件を用意した上で装入原料を溶融して合成スラグを形成し、合成スラグが形成されたならば、種湯を炉底に残して溶融した合成スラグを出湯し、冷却して合成スラグを取得するとともに、再び原料の装入を行なって操業を続ける、という手法である。種湯とその後の原料装入量との割合は、重量比にして、種湯：追装原料＝１：０．０３〜２．０の範囲、好適には１：０．０５〜１．０の範囲から選ぶ。
【０００８】
還元スラグとスケールとの配合比率は、溶融製品がほぼ酸化スラグの組成をもつように、それぞれの成分組成に応じて決定すればよい。酸化スラグ、還元スラグおよびスケールの分析例を示せば、つぎのとおりである（重量％）。
2004331461.tif 000002
【０００９】
還元スラグとスケールとから、酸化スラグに近い組成をもつ合成スラグを得るためには、上記の分析例からも算出可能なように、両者の割合を、重量比にして、還元スラグ：スケール＝１：０．８〜１：１．３の範囲から選択すればよい。ＦｅＯの含有量が３０〜５０％の範囲にある合成スラグを製造すれば、粉化の少ない、路盤材として好適な製品が得られる。
【００１０】
炭素源は、溶融金属がさらに酸化されてＦｅＯを形成することを防止し、製品合成スラグ中のＦｅＯの割合が過大になることを避ける目的で添加する。具体的な炭素源材料としては、コークス、石炭、レトルトカーボンなど常用のものが使用できるが、コークスが取り扱いやすくて好ましい。スケールに対する炭素源材料の配合比率は、なるべく粉化しにくい合成スラグを得られるように選択する。適切な値は、スケール中のＦｅＯ含有量などによって異なるが、通常は重量比にして、スケール：炭素源材料（Ｃとして）＝１：０．０５〜１：０．２の範囲から選択すればよい。
【００１１】
アーク炉における原料混合物を溶融させるには、１５８０〜１６５０℃程度に加熱する必要があり、このような高温では炉の耐火物が損傷を受けやすいから、損傷をなるべく少なくする配慮が必要である。この目的は、装入原料にＭｇＯ成分を含有するレンガ屑を添加して操業することによって、ある程度達成できる。ＭｇＯ耐火物には、しばしばＣを添加したＭｇＯ−Ｃ系のものがあり、その粉末などを使用すれば、Ｃ成分を上記の炭素源材料として利用することもでき、一挙両得である。
【００１２】
【実施例】
容量２０Ｔのアーク炉に、つぎの初装原料を装入し、通電して装入原料を溶融した。
スクラップ（新断）  １４Ｔ
還元スラグ            ２Ｔ
スケール              ２Ｔ
ＭｇＯ−Ｃレンガ屑  １００ｋｇ
炭材（コークス）    １２０ｋｇ
【００１３】
通電開始から１．５時間後、溶融したスラグの一部をスラグパンに排出し、つぎの定常装入原料を装入して溶融作業を継続した。
還元スラグ          ２００ｋｇ
スケール            ２００ｋｇ
炭材（コークス）      ４０ｋｇ
【００１４】
通電開始から３．３時間後、再度溶融スラグを排出した。アーク炉内の温度は、１６３０℃に達していた。このようにして得られた合成スラグの成分は、下記のとおりである（重量％）。
2004331461.tif 000003
【００１５】
これを路盤材として使用できるようにするためのエージングに要したスチームは、通常の酸化スラグのエージングに要したスチームの量と同等であった。
【００１６】
【発明の効果】
本発明にしたがって、製鋼プロセスから副生する還元スラグと、鋼材加工工程で発生するスケールとをアーク炉で溶融すれば、酸化スラグと同等のＦｅＯ含有量を有する合成スラグが得られる。この合成スラグは、粉化の度合いが還元スラグより著しく改善されていて、酸化スラグのそれと同等であって、路盤材として使用する場合に必要なスチームの量と所要時間を、還元スラグの数分の一に低減することができる。このようにして本発明は、還元スラグの用途を拡大し、あわせて高炉製銑への利用が困難な条件下における、スケールの処理を容易にする。すなわち本発明により、資源の有効利用と環境問題の解決とが同時に実現するという利益が得られる。