Hiroyuki Tobo

Thermal Conductivity of the Molten CaO-SiO 2 -FeO x System

Thermal conductivity measurements were carried out on synthetic steelmaking slag using the hot-wire method. Furthermore, local structure analysis in the melts was carried out in order to investigate the relationship with the composition dependence. The thermal conductivity of the CaO-SiO2-FeOx melts significantly decreased as the content of FeOx increases, particularly at lower basicity. Both chemical analysis and the observation show that the amount of Fe2+ increases when CaO/SiO2 is smaller, implying more basic behavior of FeO than FeO1.5. According to further analyses by Mössbauer spectroscopy, the degree of basicity of FeO1.5 remains virtually unchanged in the composition range of interest. From the experimental results, it could be concluded that the thermal conductivity of the silicate melt containing iron oxide is highly dependent on the valence of the Fe ion and comparatively independent of the amphoteric behavior of FeO1.5.

Development of a Heat Recovery System from Steelmaking Slag

We will introduce the recent development of a new slag heat recovery system, which consists of a roll-type continuous slag solidification process and a slag heat recovery process. This work is conducted as one of the COURSE50 national projects in Japan. In this process, the molten slag is solidified on the surface of two water-cooled rolls with the thickness around 5mm, provided subsequently to a slag heat recovery chamber after crushing. At the beginning of this process designing, we evaluated the plant capacity based on the slag cooling rate in a slag packing bed with various height to optimize the plant size. By following this result, we have constructed a bench-scale plant last year to evaluate both the productivity and the efficiency of the heat recovery system. The bench-scale test is now under way to verify the feasibility of this process.

Effect of Water Granulation Conditions on Grain Size and Density of Granulated Blast Furnace Slag

近年,高炉スラグの主要用途であるセメント向け,路盤 材向けの国内需要が縮小傾向にあり,コンクリート用細骨 材への展開が進められている。高炉水砕スラグは潜在水硬 性を有し,細骨材に利用したコンクリートの圧縮強度は20 年経過後でも増大していることが確認されている 。最近 では,高強度コンクリートへの使用についての研究も進め られ ,高炉スラグ細骨材を使用するコンクリートの調合 設計・施工指針が改定された 。 高炉スラグ細骨材は単体で使用されることが少なく,天 然骨材と混合して使用されることが多い。一方,産出する 天然骨材の粒度分布は地方により異なるため,混合材であ る高炉スラグ細骨材に要求される粒度分布は地方により異 なる。例えば,関東地方では細粒の天然骨材が産出される ため,粗粒の骨材を混合して粒度分布を調整している 。 コンクリート用細骨材向けの水砕スラグは,セメント向 けと異なり,単位容積質量が1.45 kg/l以上の高密度のもの が要求される。水砕スラグの内部には閉気孔が多数存在 し,高密度化には水砕スラグ内部の気孔を減少させる必要 がある。Monnaら ,Fuwaら によると気孔生成原因は, 水砕中に水蒸気が溶融スラグに溶解し,スラグ中の窒素と 反応し,窒素ガス,水素ガスが発生することである。スラ グ温度の低下が水砕スラグの高密度化に有効であることは よく知られている 。 一方,粒度に関する検討,特に粗粒化についての検討は 少ない。水砕スラグの粒径が大きくなると,冷却速度が低 下し,発泡しやすくなるため,粗粒と高密度を両立するこ とは難しい。 水砕スラグの粒度を求める式としては,Sano and Sato が低融点合金,および高炉スラグを用い実験室規模で実験 し,粒径の推定式を見出している。しかしながら,Sano and Satoの推定式では,スラグ温度,水温の影響は考慮されて いない。 本研究では,実験室規模で水砕実験を行い,スラグ温度, 冷却水温度,ノズル形状が密度,粒径に及ぼす影響を調査 した。その結果,ノズル形状の影響を見出し,水砕設備で 種々のノズルを適用し,密度および粒度に及ぼす影響を確 認した。 実際の水砕スラグ製造においては,スラグ流量,スラグ 温度は出銑中に刻々と変化し,それに伴い水スラグ比,冷 却水温度も変化する。これら水砕スラグの品質に及ぼす製 造条件は多変数であり,その各変数が相互に影響してい る。このように多くの条件が関与する場合の当該目標と, 高炉水砕スラグの粒度および密度に及ぼす製造条件の影響