(57)【要約】【課題】破砕効率や歩留に優れた凝固スラグを製造できる凝固スラグ製造装置、コンクリート用粗骨材製造装置、前記凝固スラグ製造装置を用いた凝固スラグ製造方法、前記コンクリート用粗骨材の製造装置を用いたコンクリート粗骨材の製造方法を得る。【解決手段】本発明に係る凝固スラグ製造装置１は、溶融スラグが流し込まれる凹陥部５ａを有する複数の金属製の鋳型５を有し、凹陥部５ａに溶融スラグを流し込んで凝固スラグを製造する凝固スラグ製造装置であって、  鋳型５の底面に、凝固スラグ１８に溝部１８ａを形成するための５ｍｍ以上の高さを有する凸条部１８ａを設けたことを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融スラグが流し込まれる凹陥部を有する複数の金属製の鋳型を有し、前記凹陥部に溶融スラグを流し込んで凝固スラグを製造する凝固スラグ製造装置であって、
前記鋳型の底面に、前記凝固スラグに溝部を形成するための５ｍｍ以上の高さを有する凸条部を設けたことを特徴とする凝固スラグ製造装置。
【請求項２】
前記凸条部は、軸線に直交する断面形状において、上方に向かって縮巾する形状であることを特徴とする請求項１に記載の凝固スラグ製造装置。
【請求項３】
前記凸条部の上辺の角部及び下辺の角部にアールを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の凝固スラグ製造装置。
【請求項４】
前記凸条部を格子状に配置し、格子の目の大きさを対角線の長さが２００ｍｍ以下になるように設定したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の凝固スラグ製造装置。
【請求項５】
前記凸条部を格子状に配置し、格子の目の大きさを対角線の長さが１０ｍｍ〜２０ｍｍになるように設定したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の凝固スラグ製造装置。
【請求項６】
前記凸条部を格子状に配置し、前記凸条部の交差部において凸条部が連続しないように平坦部を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の凝固スラグ製造装置。
【請求項７】
前記鋳型を周回移動可能に支持し、前記凹陥部に溶融スラグを流し込んで凝固スラグを製造する操作を連続的に行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の凝固スラグ製造装置。
【請求項８】
前記複数の鋳型を近接させて支持した状態で水平方向に周回移動させる周回移動機構を備え、
該周回移動機構は装置１周の間に、流し込まれた溶融スラグを前記凹陥部に保持した状態で鋳型を周回方向に移動させ前記溶融スラグを空冷して凝固させる空冷移動部と、前記鋳型をその凹陥部が下方に向くように反転させて凝固スラグを排出する反転排出部と、反転した鋳型を反転した状態のままで移動させる反転移動部と、反転状態にある鋳型を前記凹陥部が上方に向くように再反転させる再反転部とを備えてなることを特徴とする請求項７に記載の凝固スラグ製造装置。
【請求項９】
前記周回移動機構一周において、前記空冷移動部の占める長さ（角度）を周回軌道全長（全角３６０度）の１／２（１８０度）超え、３／４（２７０度）未満とすることを特徴とする請求項８に記載の凝固スラグ製造装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の凝固スラグ製造装置を用いて凝固スラグを製造することを特徴とする凝固スラグの製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれかに記載の凝固スラグ製造装置と、該凝固スラグ製造装置によって製造された凝固スラグを所定の高さから落下させて凝固スラグを破砕する第１破砕装置と、該第１分級装置によって粗破砕された所定の形状以下の凝固スラグを破砕する衝撃破砕装置からなる第２破砕装置と、該第２破砕装置で破砕された凝固スラグを５〜２０mmに分級する第２分級装置を備えたことを特徴とするコンクリート用粗骨材の製造装置。
【請求項１２】
請求項１１記載のコンクリート用粗骨材の製造装置を用いてコンクリート用粗骨材を製造することを特徴とするコンクリート用粗骨材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置１周ごとに溶融状態のスラグ（以下、溶融スラグという）を金属製鋳型内で凝固させて、凝固状態のスラグ（以下、凝固スラグという）を鋳型から排出する凝固スラグ製造装置及び該凝固スラグ製造装置を用いたコンクリート用粗骨材の製造装置、前記凝固スラグ製造装置を用いた凝固スラグ製造方法、前記コンクリート用粗骨材の製造装置を用いたコンクリート粗骨材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属製鋳型内で凝固させて、凝固スラグを鋳型から排出する凝固スラグ製造装置としては、例えば特許文献１に開示されている。
特許文献１においては、凝固スラグ製造装置によって製造された凝固スラグを、ショベルでべつの場所に運び、破砕装置によって破砕して分級機で振り分け、再度の破砕を行って５〜２０ｍｍに分級するようにしている（特許文献１の段落２７、２８参照）。
【０００３】
また、特許文献１で開示された凝固スラグ製造装置は、複数の鋳型を無端状に連結し、無端状の一端側にある鋳型に溶融スラグを流し込んだ後、無端状の他端まで直線的に移動させ、該他端において鋳型を反転させて凝固スラグを鋳型から排出し、反転状態にある鋳型を前記一端側まで直線的に移動させて戻すというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７７１９１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の凝固スラグ製造装置においては、鋳型内にて凝固した凝固スラグを後続の工程で破砕することになるが、凝固スラグ製造の段階では破砕のことを十分に考慮されていない。そのため、例えば凝固スラグを破砕してコンクリート用粗骨材にするための工程等が合理的にならず、凝固スラグの破砕効率や歩留が悪いという課題があった。
【０００６】
また、特許文献１に使用されている凝固スラグ製造装置は、複数の鋳型を無端状に連結し、無端状の一端側にある鋳型に溶融スラグを流し込んだ後、無端状の他端まで直線的に移動させるというものであることから、下記のような問題もある。
複数の鋳型を直線的に無端状に連結する装置では、行きの行程と帰りの行程が同じ長さになるため、鋳型に溶融スラグを流し込んで移動させる（行きの行程）時間と、凝固スラグを排出して空の状態で鋳型を移動させる（帰りの行程）時間が同じになる。鋳型に溶融スラグを流し込んで移動させる時間は、溶融スラグを凝固させるのに必要な時間となるため、この時間を基準にして鋳型の連結個数や移動速度が決められることになる。このため、鋳型を反転させた後の移動時間には無駄が生じてしまい凝固スラグの製造効率が悪くなり、その結果、コンクリート用粗骨材の製造効率が悪くなる。
また、移動速度を速くしようとすると、凝固時間を確保するため、鋳型の連結個数を増やすことになって、鋳型を長い距離で中吊りさせる必要があり、装置構造が複雑で設備費が多大となり、駆動する電力など稼働費用も多大となるという問題もある。
【０００７】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、破砕効率や歩留に優れた凝固スラグを製造できる凝固スラグ製造装置、該凝固スラグ製造装置を用いたコンクリート用粗骨材の製造装置、前記凝固スラグ製造装置を用いた凝固スラグ製造方法、前記コンクリート用粗骨材の製造装置を用いたコンクリート粗骨材の製造方法を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明に係る凝固スラグ製造装置は、溶融スラグが流し込まれる凹陥部を有する複数の金属製の鋳型を有し、前記凹陥部に溶融スラグを流し込んで凝固スラグを製造する凝固スラグ製造装置であって、
前記鋳型の底面に、前記凝固スラグに溝部を形成するための５ｍｍ以上の高さを有する凸条部を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記凸条部は、軸線に直交する断面形状において、上方に向かって縮巾する形状であることを特徴とするものである。
【００１０】
（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記凸条部の上辺の角部及び下辺の角部にアールを設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記凸条部を格子状に配置し、格子の目の大きさを対角線の長さが２００ｍｍ以下になるように設定したことを特徴とするものである。
【００１２】
（５）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記凸条部を格子状に配置し、格子の目の大きさを対角線の長さが１０ｍｍ〜２０ｍｍになるように設定したことを特徴とするものである。
【００１３】
（６）また、上記（１）乃至（５）のいずれかに記載のものにおいて、前記凸条部を格子状に配置し、前記凸条部の交差部において凸条部が連続しないように平坦部を設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
（７）また、上記（１）乃至（６）のいずれかに記載のものにおいて、前記鋳型を周回移動可能に支持し、前記凹陥部に溶融スラグを流し込んで凝固スラグを製造する操作を連続的に行うことを特徴とするものである。
【００１５】
（８）また、上記（７）に記載のものにおいて、前記複数の鋳型を近接させて支持した状態で水平方向に周回移動させる周回移動機構を備え、
該周回移動機構は装置１周の間に、流し込まれた溶融スラグを前記凹陥部に保持した状態で鋳型を周回方向に移動させ前記溶融スラグを空冷して凝固させる空冷移動部と、前記鋳型をその凹陥部が下方に向くように反転させて凝固スラグを排出する反転排出部と、反転した鋳型を反転した状態のままで移動させる反転移動部と、反転状態にある鋳型を前記凹陥部が上方に向くように再反転させる再反転部とを備えてなることを特徴とするものである。
【００１６】
（９）また、上記（８）に記載のものにおいて、前記周回移動機構一周において、前記空冷移動部の占める長さ（角度）を周回軌道全長（全角３６０度）の１／２（１８０度）超え、３／４（２７０度）未満とすることを特徴とするものである。
【００１７】
（１０）本発明に係る凝固スラグの製造方法は、上記（１）〜（９）のいずれかに記載の凝固スラグ製造装置を用いて凝固スラグを製造することを特徴とするものである。
【００１８】
（１１）本発明に係るコンクリート用粗骨材の製造装置は、上記（１）乃至（９）のいずれかに記載の凝固スラグ製造装置と、該凝固スラグ製造装置によって製造された凝固スラグを所定の高さから落下させて凝固スラグを破砕する第１破砕装置と、該第１分級装置によって粗破砕された所定の形状以下の凝固スラグを破砕する衝撃破砕装置からなる第２破砕装置と、該第２破砕装置で破砕された凝固スラグを５〜２０mmに分級する第２分級装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
（１２）本発明に係るコンクリート用粗骨材の製造方法は、上記（１１）に記載のコンクリート用粗骨材の製造装置を用いてコンクリート用粗骨材を製造することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明においては、溶融スラグが流し込まれる鋳型の底面に、凝固スラグに溝部を形成するための５ｍｍ以上の高さを有する凸条部を設けたことにより、凝固スラグに溝部が形成され、凝固スラグを鋳型から排出して落下させる際に所望の形状に粗破砕することができ、例えば凝固スラグをコンクリート用粗骨材の原料とする場合には、衝撃破砕装置での破砕を効率的かつ歩留よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る凝固スラグ製造装置の説明図である。
【図２】図１に示した凝固スラグ製造装置の一部を詳細に説明する説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る凝固スラグ製造装置における鋳型に設ける凸条部の配置の一例を説明する説明図である。
【図４】図３における矢視Ａ−Ａ線に沿う端面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る凝固スラグ製造装置によって製造された凝固スラグの説明図である。
【図６】図５における矢視Ｂ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る凝固スラグ製造装置の鋳型に設ける凸条部の他の態様の説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る凝固スラグ製造装置における鋳型に設ける凸条部の配置の他の例を説明する説明図である。
【図９】図１に示した凝固スラグ製造装置における周回移動機構の各部の配置を説明する説明図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係るコンクリート用粗骨材製造装置を構成する凝固スラグ製造装置の他の態様を説明する説明図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態に係るコンクリート用粗骨材製造装置の全体構成を説明する説明図である。
【図１２】本発明の効果を確認する実験に用いた天然石材を説明するための写真である。
【図１３】本発明の一実施の形態に係る凝固スラグ製造装置における鋳型に設ける凸条部の他の例の説明図である。
【図１４】図１３の破線で囲んだ部分の拡大図である。
【図１５】図１３に示した凸条部の他の例における凸条部と平坦部との関係を説明する説明図である。
【図１６】図１４のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図１７】図１３に示した凸条部の先端部の形状の他の態様の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［実施の形態１］
本発明の一実施の形態に係る凝固スラグ製造装置は、溶融スラグが流し込まれる凹陥部を有する複数の金属製の鋳型を周回移動可能に支持し、装置１周において前記凹陥部に溶融スラグを流し込んで凝固スラグを製造し、当該１周ごとの操作を周回させて連続的に行う凝固スラグ製造装置であって、前記鋳型の底面に、前記凝固スラグに溝部を形成するための凸条部を設けたことを特徴とするものである。
以下、各構成を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
凝固スラグ製造装置の形式としては、図１に示すように、複数の鋳型５を近接させ支持した状態で水平方向に周回移動させる周回移動機構７を備えた態様の装置（水平周回式凝固スラグ製造装置１）でもよいし、あるいは、図１０に示すように、複数の鋳型３９を直線的に無端状に連結する態様の装置（無端状式凝固スラグ製造装置３１）であってもよい。
以下においては、まず水平周回式凝固スラグ製造装置１について、鋳型５の特徴を含めて説明し、その後で無端状式凝固スラグ製造装置３１の構成を説明する。
【００２４】
＜水平周回式凝固スラグ製造装置＞
水平周回式凝固スラグ製造装置１は、図１に示すように、溶融スラグ３が流し込まれる凹陥部５ａ（図２参照）を有する複数の金属製の鋳型５を周回移動可能に支持し、装置１周の間に前記凹陥部５ａに溶融スラグ３を流し込んで凝固スラグを製造し、当該１周ごとの操作を周回させて連続的に行う装置であって、
複数の鋳型５を近接させて支持した状態で水平方向に周回移動させる周回移動機構７を備え、周回移動機構７は、装置１周の間に流し込まれた溶融スラグ３を前記凹陥部５ａに保持した状態で鋳型５を周回方向に移動させて空冷して凝固させる空冷移動部９と、鋳型５をその凹陥部５ａが下方に向くように反転させて凝固スラグを排出する反転排出部１１と、反転した鋳型５を反転した状態のままで移動させる反転移動部１３と、反転状態にある鋳型５を凹陥部５ａが上方に向くように再反転させる再反転部１５とを備えたことを特徴とするものであり、必要に応じて、再反転させた鋳型５を溶融スラグ３が流し込まれる部位まで移動させる再反転移動部１７を備えたものである。
なお、水平周回式凝固スラグ製造装置１は、鋳型５に溶融スラグ３を流し込みやすいように、樋２０を設置するとよい。
以下、各構成を詳細に説明する。
【００２５】
〔鋳型〕
鋳型５は、溶融スラグ３が流し込まれる浅底の凹陥部５ａを有している。より詳細には、図２に示すように、鋳型５は、ほぼ台形形状の凹陥部５ａを有する金属製容器がよい。本実施の形態の鋳型５は、図１に示されるように、複数の鋳型５が円周を形成するように近接させて配置される。そのため、円周状に効率よく配置されるように外周側となる辺部が下底、内周側となる辺部が上底となる略台形をしている。
【００２６】
後述するように凝固スラグをコンクリート用粗骨材として使用する場合、凝固スラグの厚みは２０〜４０ｍｍが好ましい。
このような凝固厚みの凝固スラグを製造する場合、鋳型５の凹陥部５ａの深さとしては、凝固スラグの最大凝固厚みを想定し、かつ最大凝固厚みの凝固スラグを製造する場合にも、溶融スラグの流量が変動した際に溶融スラグが鋳型から溢れ出ないように、例えば最大凝固厚みの３〜５倍程度が好ましい。
【００２７】
鋳型５の内壁は底から上に向かって外側に傾斜する傾斜面５ｂを有するとよい。これは、鋳型５を反転した際に凝固スラグが離型しやすくするためである。
また、鋳型５は、溶融スラグ３を流し込む際に、隣接する鋳型５の隙間に溶融スラグ３が落下することを防止するためのスラグ落下防止部位５ｃを設けるとよい（図２参照）。
【００２８】
鋳型５の底面には、図２〜図４に示すように、凝固スラグ１８に溝部１８ａ（図５、図６参照）を形成するための凸条部５ｄを設けている。
凸条部５ｄの高さは、製造する凝固スラグ１８の厚みの２０％〜５０％とするのが好ましい。もっとも、凸条部５ｄは、凝固スラグ１８に溝部１８ａを形成して、破砕を誘発する起点を形成するものであることから、５ｍｍ程度の深さの溝部１８ａを形成すれば凝固スラグ１８の厚みが２０〜４０ｍｍの範囲であれば、溝部１８ａに沿って凝固スラグ１８を破砕することができることを確認している。
凸条部５ｄの形状としては、図７（ａ）（ｂ）に示すように、凸条部５ｄの軸線に直交する断面形状において、上方に向かって縮巾する形状であることが好ましい。このような形状にすることで、鋳型５を反転した際に凝固スラグ１８が離型しやすくなる。
なお、凸条部５ｄの巾は、頂部で１０ｍｍ程度である。
【００２９】
凸条部５ｄの配置に関しては、例えば図３に示すように格子状にするのが好ましい。格子の目の粗さについては、凝固スラグに溝部１８ａを形成する目的や破砕後の凝固スラグ１８の用途によって適宜設定すればよい。例えば、後述するように、凝固スラグ１８をコンクリート用粗骨材として使用する場合であって、インパクトクラッシャー等の衝撃破砕装置で凝固スラグ１８を破砕する前段階の粗破砕を効率的に行うことを目的とする場合には、格子の目の対角線の長さＬが２００ｍｍ以下になるように設定すればよい。その理由は、インパクトクラッシャー等の衝撃破砕装置に装入でき、かつ破砕を歩留りよく効率的に行える凝固スラグの最大径が２００ｍｍであるため、格子の対角線の長さＬを２００ｍｍに設定すれば、粗破砕での最大径が２００ｍｍ以下になり、インパクトクラッシャー等の衝撃破砕装置での破砕の歩留りを向上できるからである。
【００３０】
また、凝固スラグ１８をコンクリート用粗骨材として利用する場合であって、インパクトクラッシャー等の衝撃破砕装置での破砕を歩留りよく行うと共に最終形態であるコンクリート粗骨材の形状をよりよくするために、例えば図８に示すように格子の目の粗さを細かくし、例えば格子の対角線の長さＬを１０ｍｍ〜２０ｍｍに設定してもよい。その理由は、コンクリート用粗骨材の大きさは２０〜５ｍｍであるため、格子の対角線の長さを１０ｍｍ〜２０ｍｍに設定することで、上述したのと同様に、衝撃破砕装置に装入可能な大きさに粗破砕されると共に、インパクトクラッシャー等の衝撃破砕装置での破砕において、目標とする形状である２０〜５ｍｍに歩留りよく破砕できるからである。
なお、凸条部５ｄの断面形状が上方に向かって縮巾する形状の場合、上述した格子の対角線の長さは凸条部５ｄの頂部で計測するものとする。
【００３１】
鋳型５の材質は、鋳鋼またはステンレス鋼等の耐熱性に優れた金属からなる。また、鋳型５の厚みは、例えば４０ｍｍ程度が良い。鋳型５の厚みが薄過ぎると高温のスラグの熱により変形しやすくなり、搬送に支障をきたすことになるため、少なくとも２０ｍｍ以上にするのが好ましく、逆に、厚くなり過ぎると、重量が増加して、搬送や反転に支障をきたすことにもなりかねないので、８０ｍｍ以下とするのが好ましい。
鋳型５の底面に設ける凸条部５ｄは、鋳型５と一体成形してもよいし、鋳型５を成形した後に凸条部５ｄを別途取り付けるようにしてもよい。
【００３２】
なお、この例では、鋳型５を円周状に配置するため、鋳型５の形状を平面視で略台形になるようにしているが、周回軌道の形状に合わせて効率的な配置ができる形状に設定すればよい。例えば、周回軌道が矩形状であれば、鋳型５は矩形が好ましい。
【００３３】
〔周回移動機構〕
周回移動機構７は、複数の鋳型５を近接状態で円周状に支持して周回移動させるものである。鋳型５を支持する支持機構は特に限定されるものではないが、例えば鋳型５の外周側と内周側に軸部と車輪を設け、該車輪を周回方向に延びるレール上に支持し、車輪を駆動機構によって所定の速度で回転させるようにすればよい。
周回移動機構７は、装置１周の間に、図１及び図９に示すように、周回方向に順に、空冷移動部９と、反転排出部１１と、反転移動部１３と、再反転部１５と、必要に応じて再反転移動部１７とを備えている。
以下、周回移動機構７の各部を詳細に説明する。
【００３４】
（空冷移動部）
空冷移動部９は、流し込まれた溶融スラグ３を凹陥部５ａに保持した状態で鋳型５を周回方向に移動させて溶融スラグ３を空冷して凝固させる部位である。
空冷移動部９は、流し込まれた溶融スラグ３が空冷されて所定の凝固状態になるまでの時間が必要とされるが、本実施の形態の周回移動機構７は、鋳型５を水平方向に周回移動させるようにしているので、鋳型５を直線的に無端状に連結する場合のように、周回移動の半分の行程が溶融スラグ凝固のための空冷移動部９になるというような制約がない。
そのため、空冷移動部９に続く反転排出部１１等の各部に必要とされる周回方向長さを除く長さを空冷移動部９に割り当てることも可能となる。これによって、周回行程の中に無駄な時間が生じないようにすることができる。
なお、前記空冷移動部９では、スラグに散水して冷却すると多孔質に凝固して固化したスラグの強度が低下するため、散水を禁止している。
また、空冷移動部９の占める長さ（角度）は、周回軌道全長（全角３６０度）に占める割合の１／２（１８０度）超え、３／４（２７０度）未満とするとよい。
【００３５】
（反転排出部）
反転排出部１１は、鋳型５をその凹陥部５ａが下方に向くように反転させて凝固スラグ１８を排出する部位である。
反転排出部１１は、図１に示されるように、空冷移動部９の次に配置されるものであり、排出されて落下する凝固スラグ１８を収容する落下ピット１９が周回する鋳型５の下方に設けられている。このピット１９は本発明における第１破砕装置５３に相当する。なお、落下ピット１９の詳細は後述する。
鋳型５を反転させる機構は特に限定されるものではないが、例えば上記の周回移動機構７の説明で述べたように、鋳型５をレール上に車輪を介して軸支持する際に回転可能に支持して、かつ空冷移動部９では鋳型５が回転しないように鋳型５の姿勢を保持する保持部を設けておき、続いて、反転排出部１１に鋳型５が来たときに、鋳型５の姿勢が反転するようにガイドするガイド部を設けるようにすればよい。
【００３６】
なお、鋳型５の反転方向は、図１に示すように、周回方向に向かって回転させて反転させるようにするのが好ましい。鋳型５を周回方向に回転させて反転させるようにすれば、例えば鋳型５を周回方向の径方向に傾動させる場合のような周回中心に対して重心がずれて回転装置全体のバランスが崩れるといった問題がない。なお、鋳型５の周回方向の回転は順転あるいは逆転のいずれでもよい。
【００３７】
（反転移動部）
反転移動部１３は、反転し凝固スラグを排出した鋳型５を反転した状態のままで移動させる部位である。反転移動部１３には、図１に示すように、鋳型５の上側及び下側から冷媒を噴射して鋳型５を冷却する冷却装置２１を設けるのが好ましい。
具体的には、上側及び下側から、ノズル等を用いて冷却水やミストや冷却ガスを反転させた鋳型５に吹き付けるとよいが、効率よく短時間で冷却するには、冷却水を上下双方から噴射して急冷するのがよい。
本実施の形態では鋳型５を反転させ凹陥部５ａを下方にしたまま冷却するので、冷却水が自然落下し、鋳型５の内部に水がそのまま残留することはない。従って、鋳型５内に冷却水が残留した場合のように、再反転後の鋳型に再び溶融スラグを流し込む際に、凝固したスラグに気孔が多数発生してコンクリート用粗骨材として適用できなくなるという問題はなくなる。また、水蒸気爆発を引き起こす危険性の問題も全くなくなり、品質のよい凝固スラグ１８を安全に製造できる。
【００３８】
なお、鋳型５を上側及び下側の両面から冷却することで、片側のみからの冷却に比較すると冷却時間を短くでき、このため全周回長さに対する鋳型冷却の反転移動部１３の長さを短くし、その分をスラグ凝固のための空冷移動部９の長さを長くすることができて、空冷移動部９の長さを、周回軌道全長の１／２超えにできるわけである。
前述したように、空冷移動部９の長さは溶融スラグ３が所定の状態に凝固するための時間を確保する必要があるため、所定の長さが必要となるが、それ以外の周回長さにおける各部位の長さの割合を少なくできるということは、装置全体を小型化できることになる。その意味で、鋳型５を上下両面から冷却することは、装置全体の小型化に大きく寄与する。
また、鋳型５を上下両面から冷却することで、鋳型５を満遍なく冷却できるので、冷却による熱収縮で鋳型５が変形するのを防止できるという優れた効果もある。鋳型５の変形は周回移動や反転にとって安定してこれら動作を行う上で重要な問題となるので、鋳型５の充分な冷却は本装置稼働の要である。
【００３９】
なお、上述のように鋳型５の冷却は上側及び下側の両面から行うのが好ましいが、本発明では、上側のみ、あるいは下側のみからの片側冷却を排除するものではない。
【００４０】
（再反転部）
再反転部１５は、反転状態にある鋳型５を凹陥部５ａが上方に向くように再反転させる部位である。再反転部１５は、反転移動部１３の後であって、鋳型５の凹陥部５ａに冷却水が残留しない状態の後に設けるのが好ましい。
つまり、図１に示すように、冷却装置２１によって冷却した後、所定の距離だけ反転移動させ、その後に再反転させるようにするのが好ましい。この理由は、冷却後に所定距離だけ反転移動させることで、反転移動中に冷却時に残留した水分が、一部は鋳型５から自然落下し、一部は高温の凝固スラグを排出した鋳型５の残留熱によって蒸発して、完全に除去されるからである。
【００４１】
なお、鋳型５を再反転させる機構は特に限定されるものではなく、例えば上述した反転排出部１１と同様の機構が採用可能である。また、鋳型５の再反転方向についても、図１に示すように、反転排出部１１と同様に、周回方向に向かって回転させて再反転させるようにするのが好ましい。また、鋳型５の周回方向の回転は、順転あるいは逆転いずれでもよい。
【００４２】
（再反転移動部）
再反転移動部１７は、再反転させた鋳型５を前記溶融スラグ３が流し込まれる部位まで移動させる部位である。
なお、再反転部１５で鋳型５を再反転させた直後に溶融スラグ３を流し込むようにするのであれば、再反転移動部１７は設けなくてもよい。
【００４３】
以上のように構成された本実施の形態の水平周回式凝固スラグ製造装置１を用いて凝固スラグを製造する方法の一例を、水平周回式凝固スラグ製造装置１の動作と共に説明する。
周回移動機構７を所定の速度で回転させ、装置１周の間に溶融スラグ流入部位にて、周回している鋳型５に溶融スラグ３を流し込み、溶融スラグ３が流し込まれた鋳型５は空冷移動部９を移動し、溶融スラグ３は空冷されて凝固スラグ１８になる。このとき、鋳型５の底面に格子状の凸条部５ｄが形成されているので、凝固スラグ１８における鋳型５の底面側の面には、図５に示すように、格子状の溝部１８ａが形成される。
【００４４】
反転排出部１１に到着した鋳型５は、反転排出部１１において周回方向に向けて回転して反転し、凝固スラグ１８が落下ピット１９に排出される。
落下ピット１９に排出された凝固スラグは、溝部１８ａが破砕の誘発点となって、落下の衝撃によって溝部１８ａに沿って割れる。このとき、格子状の溝部１８ａの対角線の長さが２００ｍｍ以下又は１０ｍｍ〜２０ｍｍに設定されていることで、最大径が少なくとも２００ｍｍ以下となるように破砕が行われ、衝撃破砕装置での破砕を歩留りよく行うことができる。
凝固スラグ１８を排出した鋳型５は反転状態で反転移動部１３を移動し、該移動途中において冷却装置２１によって冷却される。
反転移動部１３を通過した鋳型５は再反転部１５において周方向に向けて回転して凹陥部５ａが上方に向くように再反転する。再反転した鋳型５には再反転直後または再反転移動部１７を移動した後、再びスラグ流入部で溶融スラグ３が流し込まれる。
【００４５】
以上のように、本実施の形態の水平周回式凝固スラグ製造装置１においては、凝固スラグ１８に溝部１８ａを形成するための凸条部５ｄを鋳型５に設けたことにより、凝固スラグ１８を鋳型から離型して落下ピット１９に落下させたときに、溝部１８ａに沿って凝固スラグ１８が破砕されるので、衝撃破砕装置などで破砕する際の歩留りがよく、また効率もよい。
【００４６】
また、本実施の形態の水平周回式凝固スラグ製造装置１は、複数の鋳型５を近接状態で支持した状態で水平方向に周回移動させる周回移動機構７を備え、該周回移動機構７の装置１周の間、空冷して凝固させる空冷移動部９と、鋳型５をその凹陥部５ａが下方に向くように反転させて凝固スラグ１８を排出する反転排出部１１と、反転した鋳型５を反転した状態のままで移動させる反転移動部１３と、反転状態にある鋳型５を凹陥部５ａが上方に向くように再反転させる再反転部１５とを備えたことにより、鋳型５を直線的に無端状に連結する例のようにスラグ凝固の空冷行程の必要長さによって装置の全周長さが限定されず、空冷移動部９に続く反転排出部１１等の各部に必要とされる周回方向長さを除いて空冷移動部９の長さに割り当てることが可能となり、周回行程に無駄な時間が生じない。
【００４７】
また、本実施の形態では、反転移動部１３において鋳型５を上下両面から冷却するようにしているので、鋳型５を効率的に冷却することができ、これによって反転移動部１３の長さを短くでき、その結果として周回長さを短くでき、装置全体をコンパクトにできる。
【００４８】
なお、JIS A5011コンクリート用スラグ骨材-第1部：高炉スラグ骨材に規定される高炉スラグ粗骨材２００５の粒径範囲のものを製造するため、凝固スラグ１８の凝固厚みは２０〜４０ｍｍとした。凝固厚みが２０ｍｍ以下では、破砕後の粒度分布が細粒になり、規格を満たさない。
一方、凝固厚みが４０ｍｍ以上になると、吸水率が高くなり1.5％を超えることと、２０ｍｍ以下にするために破砕の繰り返しが必要になり５ｍｍ未満の細粒が増え歩留が低下することが問題になる。
【００４９】
なお、上記の例では、図１に示したように周回方向を右回りにする例を示したが、本発明における凝固スラグ製造装置の周回方向はこれに限られず、空冷移動部、反転排出部、反転移動部、再反転部、必要によっては再反転移動部の順に左回りであってもよい。
また、周回の形状についても、円周状でなくても、例えば楕円、矩形等であってもよい。
【００５０】
前述したように、本発明の水平周回式凝固スラグ製造装置１の一つの特徴は、鋳型の底面に、前記凝固スラグに溝部１８ａを形成するための凸条部５ｄを設けた点にあるので、凝固スラグ製造装置の形式としては無端状式凝固スラグ製造装置であってもよい。
無端状式凝固スラグ製造装置３１は、図１０に示すように、スラグ鍋３３からスラグ樋３５を通して溶融スラグ３７が注入される複数の鋳型３９と、複数の鋳型３９を直線状の無端状に周回させる周回機構４１と、鋳型に冷却水を散水する散水ノズル４３とを備えている。鋳型３９の底面には上述したような格子状の凸条部５ｄが設けられている。
【００５１】
上記のような無端状式凝固スラグ製造装置３１においては、周回機構４１を駆動することで周回機構４１に設置した鋳型３９内に溶融高炉スラグを供給することにより、所定厚みの板状の凝固スラグを連続的に製造することができる。
周回機構４１の最上部では、鋳型３９が反転することにより、板状の凝固スラグが落下ピット１９に落下する。
反転した鋳型３９には、散水ノズル４３から鋳型表面に散水して、鋳型３９を冷却する。
【００５２】
［実施の形態２］
次に、上記の凝固スラグ製造装置を用いてコンクリート用粗骨材を製造するコンクリート用粗骨材製造装置５０について説明する。
本実施の形態のコンクリート用粗骨材製造装置５０は、図１１に示すように、凝固スラグを製造する凝固スラグ製造装置５１と、凝固スラグ製造装置５１によって製造された凝固スラグを所定の高さから落下させて凝固スラグを破砕する第１破砕装置５３と、第１破砕装置５３で破砕された凝固スラグを所定の形状以下の凝固スラグを破砕する衝撃破砕装置からなる第２破砕装置５７と、該第２破砕装置５７で破砕された凝固スラグを５〜２０mmに分級する第２分級装置５９を備えている。第２分級装置５９によって分級されたものが、コンクリート用粗骨材６０となる。
以下、各装置を詳細に説明する。
【００５３】
＜凝固スラグ製造装置＞
凝固スラグ製造装置としては、実施の形態１で説明した図１に示す水平周回式凝固スラグ製造装置１又は図１０に示した無端状式凝固スラグ製造装置３１を用いる。
水平周回式凝固スラグ製造装置１及び無端状式凝固スラグ製造装置３１のいずれにおいても鋳型５には凝固スラグ１８に格子状の溝部１８ａを形成するための凸条部５ｄが設けられている。
【００５４】
＜第１破砕装置＞
第１破砕装置５３は、凝固スラグ製造装置５１によって製造された凝固スラグを所定の高さから落下させて重力の作用によって凝固スラグ１８を、凝固スラグ１８に形成された溝部１８ａに沿って破砕する装置である。
第１破砕装置５３の例としては、図１、図１０に示した落下ピット１９がある。ピットの床面には、破砕を促進するために鉄板４５を敷くのが好ましい。
落下の高低差としては、４.５ｍ以上にするのが好ましい。発明者の実験によると、４.５ｍから凝固スラグ１８を連続して落下させることで、破砕された凝固スラグ１８が徐々に積み上がっていくが、最終的には約２ｍの山状になる。したがって、落下ピット１９の高低差として４．５ｍを確保しておくことで、最終的には２ｍの高低差を維持することができ、第１破砕工程Ｓ３として凝固スラグ１８を粗破砕することが可能である。
【００５５】
なお、本実施の形態の凝固スラグ製造装置は、鋳型５に凸条部５ｄが形成されており、凝固スラグ１８には落下によって２００ｍｍ以下に粗破砕されるようにする溝部１８ａ（図５参照）が形成されているので、第２破砕装置５７に凝固スラグを装入する前に分級する必要がない。
【００５６】
＜第２破砕装置＞
第２破砕装置５７は、第１破砕装置５３によって粗破砕された凝固スラグを破砕する衝撃破砕装置からなる装置である。
衝撃破砕装置としては、インパクトクラッシャーやハンマークラッシャーが挙げられる。第２破砕装置として、衝撃破砕装置を用いているのは、前述したように、破砕後の凝固スラグの角が取れてコンクリート用粗骨材として好適なものになるからである。
第２破砕装置５７には、第１破砕装置５３によって溝部１８ａに沿って破砕された凝固スラグが装入されるので、破砕の効率がよく歩留りを向上させることができる。
【００５７】
＜第２分級装置＞
第２分級装置５９は、第２破砕装置５７で破砕された凝固スラグを５〜２０mmに分級する装置である。第２分級装置５９は、第２破砕装置５７で破砕された凝固スラグを２０ｍｍ以下に篩う第１振動スクリーンと、第１振動スクリーンによる篩い下の２０ｍｍ以下の凝固スラグを５ｍｍの篩目で篩うことで、篩上に５〜２０ｍｍの凝固スラグを残す装置である。
なお、第１振動スクリーンによる篩上の２０ｍｍ超の凝固スラグは再び第２破砕装置に装入して破砕するようにすればよい。
【００５８】
以上のように、本実施の形態のコンクリート用粗骨材製造装置５０によれば、コンクリート用粗骨材が凝固スラグの製造から最終的な形状である５〜２０ｍｍの凝固スラグまで効率的にかつ歩留りよく行うことができる。
また、凝固スラグ製造装置の鋳型５に凝固スラグ１８に格子状の溝部１８ａを形成するための凸条部５ｄが設けられているので、落下ピット１９のような簡易的な第１破砕装置５３を用いた場合でも、インパクトクラッシャー等の衝撃破砕装置に装入可能な形状に効率的に粗破砕できるので、凝固スラグを衝撃破砕装置へ装入する前に分級等する必要がなく、装置全体が小型化できる。
【実施例】
【００５９】
鋳型の底面に凸条部を入れて凝固スラグに溝部１８ａを形成することによる、歩留り及び粒形判定実績率の向上効果を確認する実験を行ったのでこれについて説明する。
実験条件は以下の通りである。
図１２の写真に示すように、矩形状の天然石材（黒系御影石）の板材（縦120mm、横150mm厚さ20mm）の表面に格子状の切り込みを入れ、インパクトクラッシャーによって破砕を行い、破砕製品の歩留と形状改善効果を確認した。
格子のピッチは１５ｍｍ間隔とし、切り込みは、幅を2ｍｍ、深さ5ｍｍとした。
天然石材を用いたのは、凝固スラグと同等の圧縮強度を有し、破砕試験に好適であるからである。
５〜２０ｍｍ範囲の製品歩留は、切り込み加工をしていない場合に比較して３％向上した。また、粒形判定実積率（JIS  A  5005-2009）は、切り込み加工をしていない場合に比較して１％向上した。
この実験結果に示されるように、凝固スラグに溝部１８ａを形成することで、製品歩留と粒形判定実績率が向上することが実証された。
【００６０】
上記の実施の形態における鋳型５は、図３に示すように凸条部５ｄを格子状に設け、この凸条部５ｄが格子の交差部において連続し、凸条部５ｄによって区画される各区画部が独立しているものであった。
しかし、図１３、図１４に示すように、凸条部５ｄを格子状に設けた場合において、凸条部５ｄの交差部において凸条部５ｄが連続することなく途切れるようにし、この交差部に鋳型の底面と面一の平坦部５ｅを形成するようにしてもよい。
【００６１】
凸条部５ｄが交差部において途切れるようにすることで、温度変化に起因する鋳型５の膨張、収縮による形状変化に追従でき、凸条部５ｄが破損するのを防止できる。
また、凸条部５ｄの交差部を平坦部５ｅにすることで、鋳型５の各区画部はこの平坦部５ｅを介して連通し、各区画部に収容された溶融スラグが他の区画部へ容易に流入可能となり、各区画部に収容される溶融スラグの均一化が図れる。
さらに、各区画部に収容された溶融スラグが他の区画部に容易に流入できることで、溶融スラグの流動性が確保され、溶融スラグと凸条部５ｄとの摩擦が低減され、凸条部５ｄの摩耗や破損を防止できる。
【００６２】
図１５は凸条部５ｄと平坦部５ｅとの長さの関係を説明する説明図である。図１５において、ｘ方向の凸条部５ｄの長さをLx、ｘ方向の平坦部５ｅの長さをLxgap、ｙ方向の凸条部５ｄの長さをLy、ｙ方向の平坦部５ｅの長さをLygapと表記している。
平坦部５ｅの大きさ（ｘｙ方向の長さ）は、最大で凸条部５ｄのｘｙ方向の長さと同じ、すなわちLx:Lxgap=1:1かつLy:Lygap=1:1(ただし、Lx=Lyである必要はない)とする。また、より好ましい平坦部５ｅの大きさとしては、凸条部５ｄの長さの0.1〜0.2倍程度、すなわちLxgap=0.1×Lx〜0.2×LxかつLygap=0.1×Ly〜0.2×Lyである。
平坦部５ｅの長さが凸条部５ｄの長さに対して長すぎると、鋳型５を反転して凝固スラグを落下させたときに所定の形状に割れにくくなり、逆に平坦部５ｅの長さが凸条部５ｄの長さに対して短すぎると、溶融スラグの各区画部への流動性が悪くなり上述したような平坦部５ｅを設ける効果、すなわち溶融スラグの均一化や、凸条部５での摩耗・破損防止の効果が十分得られない。
【００６３】
また、凸条部５ｄの形状に関し、図１６に示すように、凸条部５ｄの上辺の角部及び下辺の角部（底部との境界部）にＲ（アール）を設けるようにするのが好ましい。
当該部位にＲ（アール）を設けることにより、溶融スラグの流動性が向上し、凸条部５ｄの破損防止が図れるという効果が得られる。また、溶融スラグが凝固した後、鋳型５から外れやすくなるという効果も得られる。
なお、Ｒ（アール）の好ましい大きさとしては、Ｒ（アール）の半径ｒ1、ｒ2が10〜15mm程度である。Ｒ（アール）の半径ｒ1、ｒ2が小さすぎると、上記のような効果が得られず、逆にＲ（アール）の半径ｒ1、ｒ2が大きすぎると無駄が多くなる。つまり、特に半径ｒ2を大きくすると、凸条部５ｄの底部の幅が大きくなり、その分流し込まれる溶融スラグの量が少なくなってしまい、鋳型５の凹陥部５ａの面積に対する流し込まれる溶融スラグの体積比率が減少し、無駄が多くなる。
なお、凸条部５ｄの上辺の角部に設けるＲ（アール）の半径ｒ1と、下辺の角部（底部との境界部）に設けるＲ（アール）の半径ｒ2は同じでなくてもよい。
【００６４】
また、凸条部５ｄの形状に関し、図１７（ａ）に示すように、凸条部５ｄの先端に傾斜面を形成したり、あるいは図１７（ｂ）に示すように、先端が縮巾するような傾斜面を形成したりしてもよい。凸条部５ｄの先端に傾斜面を設けることで、溶融スラグの流動性をより向上させることができる。
さらに、凸条部５ｄの先端に設ける傾斜面は傾斜方向及び／又は幅方向に湾曲する円弧状面であってもよい。
また、図１５においては凸条部５ｄが直方体である場合を示したが、平坦部５ｅを設ける場合においても、凸条部５ｄの形状は直方体に限られず、図７（ａ）に示したような上端側が縮巾する形状や、図７（ｂ）に示したような上端が円弧状になる形状であってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１  水平周回式凝固スラグ製造装置
３  溶融スラグ
５  鋳型
５ａ  凹陥部
５ｂ  傾斜面
５ｃ  スラグ落下防止部位
５ｄ  凸条部
５ｅ  平坦部
７  周回移動機構
９  空冷移動部
１１  反転排出部
１３  反転移動部
１５  再反転部
１７  再反転移動部
１８  凝固スラグ
１８ａ  溝部
１９  落下ピット
２０  樋
２１  冷却装置
３１  無端状式凝固スラグ製造装置
３３  スラグ鍋
３５  スラグ樋
３７  溶融スラグ
３９  鋳型
４１  周回機構
４３  散水ノズル
４５  鉄板
４８  篩格子
５０  コンクリート用粗骨材製造装置
５１  凝固スラグ製造装置
５３  第１破砕装置
５７  第２破砕装置
５９  第２分級装置
【図１】
2014131950.tif 000003
【図２】
2014131950.tif 000004
【図３】
2014131950.tif 000005
【図４】
2014131950.tif 000006
【図５】
2014131950.tif 000007
【図６】
2014131950.tif 000008
【図７】
2014131950.tif 000009
【図８】
2014131950.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2014131950.tif 000012
【図１１】
2014131950.tif 000013
【図１３】
2014131950.tif 000014
【図１４】
2014131950.tif 000015
【図１５】
2014131950.tif 000016
【図１６】
2014131950.tif 000017
【図１７】
2014131950.tif 000018
【図１２】
2014131950.tif 000019