(57)【要約】  品質の良いコンクリート用粗骨材の原料となり得る凝固スラグの製造方法、該凝固スラグの製造方法で製造される凝固スラグ、該凝固スラグを用いたコンクリート用粗骨材の製造方法、該コンクリート用粗骨材の製造方法によって製造されるコンクリート用粗骨材を提供する。  本発明に係る凝固スラグの製造方法は、溶融状態の高炉スラグ３を、移動する金属製の鋳型５に流し込んで冷却し、前記鋳型内で板状になるように凝固させるスラグ凝固工程と、前記鋳型内で内部まで凝固したスラグを、前記鋳型を反転して鋳型から落下させるスラグ落下工程と、落下したスラグのスラグ表面の一部または全面の表面温度を９００℃以上で５分間以上保持するスラグ温度保持工程と、を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融状態の高炉スラグを、移動する金属製の鋳型に流し込んで冷却し、前記鋳型内で板状になるように凝固させるスラグ凝固工程と、前記鋳型内で内部まで凝固したスラグを、前記鋳型を反転して鋳型から落下させるスラグ落下工程と、落下したスラグのスラグ表面の一部または全面の表面温度を９００℃以上で５分間以上保持するスラグ温度保持工程と、を有する凝固スラグの製造方法。
【請求項２】
前記鋳型内で板状になるように凝固させた高炉スラグの厚みが２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の凝固スラグの製造方法。
【請求項３】
前記スラグ温度保持工程は、前記鋳型から落下させた凝固スラグの表面のうち、凝固時における鋳型接触面の８０面積％以上について、スラグ表面温度を９００℃以上で５分間以上保持することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の凝固スラグの製造方法。
【請求項４】
前記スラグ温度保持工程は、前記鋳型から落下させた凝固スラグを、スラグ厚み方向平均温度が９００℃超で積層させることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の凝固スラグの製造方法。
【請求項５】
前記スラグ温度保持工程は、前記鋳型から落下させた凝固スラグを、該落下位置から搬出可能な保持容器内に積層させることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の凝固スラグの製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の凝固スラグの製造方法で製造した凝固スラグであって、目開き１００ｍｍの篩を通過し、目開き４０ｍｍの篩を通過しないスラグ試料を、２ｍの高さから４回落下させる落下試験後に、目開き４０ｍｍの篩を通過しない試料の落下試験前の試料に対する質量比率で評価する落下強度（Shatter Index）が７０％以上である凝固スラグ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の凝固スラグの製造方法を含む凝固スラグ製造工程と、製造した凝固スラグを破砕する凝固スラグ破砕工程と、破砕した凝固スラグを分級する分級工程と、を備えるコンクリート用粗骨材の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載のコンクリート用粗骨材の製造方法で製造したコンクリート用粗骨材であって、平均圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ2以上であるコンクリート用粗骨材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融状態の高炉スラグ(blast furnace slag)を金属製の鋳型上で凝固させ、凝固させた凝固スラグ(solidified slag)を鋳型から落下させて板状の凝固スラグを製造する凝固スラグの製造方法、該凝固スラグの製造方法で製造される凝固スラグ、該凝固スラグを用いたコンクリート用粗骨材(coarse aggregate for concrete)の製造方法、該コンクリート用粗骨材の製造方法によって製造されるコンクリート用粗骨材に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属の精錬工程などで発生する溶融スラグ(molten slag)を凝固させる方法としては、高圧の冷却水を溶融スラグに吹き付けて急冷する方法、あるいは、溶融スラグをドライピット(dry pit)やスラグ冷却ヤード(slag cooling yard)に排出して大気中で徐冷する方法が広く用いられている。【０００３】
溶融スラグを急冷する方法においては、高圧の冷却水を大量に吹き付けるので、多数の気孔(pore)を有する粒径５ｍｍ以下の砂状の凝固スラグ（いわゆる水砕スラグ(water granulated slag)）となる。一方、溶融スラグをドライピットやスラグ冷却ヤードなどに流して凝固させ、徐冷する方法では、数ｍの大きさの塊となり、これを破砕して塊状の凝固スラグ（いわゆる徐冷スラグ(air-cooled slag)）としている。【０００４】
最近、砂利(gravel)などに代わるコンクリート用粗骨材に高炉徐冷スラグの適用が図られている。高炉スラグをコンクリート用粗骨材に適用するには、スラグ中の気孔を低減し、かつスラグ粒径の最大値を２０ｍｍ程度に調整する必要がある。【０００５】
したがって、水砕スラグは、そのままでは、気孔が多く、かつ粒径が小さいことから、コンクリート用粗骨材には適用できない。一方、徐冷スラグは、気孔の問題はないものの、数ｍの大きさの塊を２０ｍｍ程度の粒径に破砕する必要があり、この破砕に膨大な時間を要し、効率的でない。【０００６】
そこで、コンクリート用粗骨材として、気孔が少なく破砕が容易な凝固スラグを得るために、金属製の鋳型を用いて溶融スラグを凝固させる技術が種々提案されている。金属製鋳型のなかで溶融スラグを凝固させると、水砕スラグよりも大きくて、かつ、徐冷スラグよりも小さいサイズの凝固スラグが得られ、これを破砕することで所望するサイズのスラグを容易に得ることができ、徐冷スラグに比較して破砕の時間を短縮でき、粒径２０ｍｍ程度の所望の凝固スラグを容易に得ることができる。【０００７】
金属製鋳型を用いて溶融スラグを凝固する例として、例えば特許文献１に記載されたアスファルト舗装用骨材(aggregate for asphalt pavement)及びその製造方法ならびにアスファルト舗装がある。特許文献１の溶融スラグの凝固方法は、溶融状態の高炉スラグを層厚が１０〜３０ｍｍの板状になるように金属製の移動鋳型上に単層で流して冷却凝固させ、単層板状の凝固スラグにするものである。この単層板状のスラグを破砕して、吸水率(water absorption percentage)が１．５％以下、すりへり減量(abrasion loss percentage)が２０％以下のアスファルト舗装用骨材を製造するものである。【０００８】
また、金属製の鋳型を用いて高炉スラグを凝固させてコンクリート用粗骨材を製造する方法としては、特許文献２に開示されたコンクリート用粗骨材がある。特許文献２に開示されたスラグからなるコンクリート用粗骨材は、金属製鋳型に溶融スラグを流し込んで凝固させて、凝固後得られたスラグを破砕し、吸水率１．５％以下及び粒径が５〜２０ｍｍに調整するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３８５５７０６号公報
【特許文献２】特開２００４−２７７１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の溶融スラグの凝固方法は、溶融状態の高炉スラグを凝固厚みが１０〜３０ｍｍの板状になるように金属製の移動鋳型上に単層で流し込んで冷却凝固するものであり、急速に冷却凝固することで、凝固スラグ内部で生成する気孔の成長を抑制し、低気孔率で吸水率が低く、耐摩耗性(abrasion resistance)の高い骨材を製造するものである。【００１１】
ただし、特許文献１の実施例にも記載されているように、高炉スラグを金属製鋳型上で板状に凝固させた場合、金属製鋳型に接していた下面から１ｍｍ程度はガラス状(glassy state)になってしまう。これは、溶融スラグにおいては、金属製鋳型との接触面が最も急速に冷却されてガラス質(glassy state)になるが、溶融スラグの熱伝導率が非常に小さいので、溶融スラグ内部の冷却速度は大きくならずに結晶質の状態(crystalline state)で凝固することによる。【００１２】
上記のように、特許文献１の方法では、片面がガラス質の板状凝固スラグが生成されるが、このような板状凝固スラグを破砕して骨材を製造した場合、表面の一部がガラス質である粗骨材ができてしまう。表面がガラス質の粗骨材をコンクリート用粗骨材として使用した場合、フレッシュコンクリート(fresh concrete)が固まる際にブリージング(bleeding)しやすいという問題がある。ブリージングとは、フレッシュコンクリートにおいて固体材料の沈降または分離により、練り混ぜ水の一部が遊離して表面まで上昇する現象である。【００１３】
また、金属製鋳型と接触していた面から１ｍｍ程度のガラス質部分と結晶質部分との境目で割れやすくなる。そのため、破砕して粗骨材粒度に調整する際にガラス質部分は細粒になりやすく、粗骨材の歩留が低下するという問題もある。【００１４】
特許文献２のコンクリート用粗骨材は、特許文献１と同様に、金属製の鋳型上で凝固した高炉スラグを利用するものであり、この高炉スラグを破砕して、吸水率１．５％以下、粒径５〜２０ｍｍの粗骨材とするものである。溶融スラグを金属製鋳型に流し込んで２０〜３０ｍｍの厚みに凝固しており、特許文献１と同様に金属製鋳型との接触面はガラス化している可能性が高い。特許文献２のコンクリート用粗骨材を配合したコンクリートの配合条件(mix proportion)、養生期間(curing period)が７日、２８日の圧縮強度は明らかであるが、ブリージングについては明らかでない。【００１５】
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、品質の良いコンクリート用粗骨材の原料となり得る凝固スラグの製造方法、該凝固スラグの製造方法で製造される凝固スラグ、該凝固スラグを用いたコンクリート用粗骨材の製造方法、該コンクリート用粗骨材の製造方法によって製造されるコンクリート用粗骨材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。【００１７】
［１］溶融状態の高炉スラグを、移動する金属製の鋳型に流し込んで冷却し、前記鋳型内で板状になるように凝固させるスラグ凝固工程と、前記鋳型内で内部まで凝固したスラグを、前記鋳型を反転して鋳型から落下させるスラグ落下工程と、落下したスラグのスラグ表面の一部または全面の表面温度を９００℃以上で５分間以上保持するスラグ温度保持工程と、を有する凝固スラグの製造方法。【００１８】
［２］前記鋳型内で板状になるように凝固させた高炉スラグの厚みが２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴とする上記［１］に記載の凝固スラグの製造方法。【００１９】
［３］前記スラグ温度保持工程は、前記鋳型から落下させた凝固スラグの表面のうち、凝固時における鋳型接触面の８０面積％以上について、スラグ表面温度を９００℃以上で５分間以上保持することを特徴とする上記［１］または上記［２］に記載の凝固スラグの製造方法。【００２０】
［４］前記スラグ温度保持工程は、前記鋳型から落下させた凝固スラグを、スラグ厚み方向平均温度が９００℃超で積層させることを特徴とする上記［１］乃至上記［３］の何れか１項に記載の凝固スラグの製造方法。【００２１】
［５］前記スラグ温度保持工程は、前記鋳型から落下させた凝固スラグを、該落下位置から搬出可能な保持容器内に積層させることを特徴とする上記［１］乃至上記［４］の何れか１項に記載の凝固スラグの製造方法。【００２２】
［６］上記［１］乃至上記［５］の何れか１項に記載の凝固スラグの製造方法で製造した凝固スラグであって、目開き１００ｍｍの篩を通過し、目開き４０ｍｍの篩を通過しないスラグ試料を、２ｍの高さから４回落下させる落下試験後に、目開き４０ｍｍの篩を通過しない試料の落下試験前の試料に対する質量比率で評価する落下強度（Shatter Index）が７０％以上である凝固スラグ。【００２３】
［７］上記［１］乃至上記[５]の何れか１項に記載の凝固スラグの製造方法を含む凝固スラグ製造工程と、製造した凝固スラグを破砕する凝固スラグ破砕工程と、破砕した凝固スラグを分級する分級工程と、を備えるコンクリート用粗骨材の製造方法。【００２４】
［８］上記［７］に記載のコンクリート用粗骨材の製造方法で製造したコンクリート用粗骨材であって、平均圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ2以上であるコンクリート用粗骨材。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る凝固スラグの製造方法によれば、凝固スラグの金属製鋳型への接触面に生成したガラス質の部分が、スラグ表面温度を９００℃以上で５分間以上保持する間に結晶質に変化することから、落下強度の高い凝固スラグが得られる。また、本発明に係る凝固スラグの製造方法によって製造した凝固スラグを、さらに破砕、分級(screening)して製造したコンクリート用粗骨材は、表面にガラス質の部分を有する割合が小さいことから、安定して高い強度が得られ、高強度のコンクリートを製造するうえで好適な粗骨材が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明に係る凝固スラグ製造方法を実現する凝固スラグ製造装置の一実施形態の構成を模式的に示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示した凝固スラグ製造装置における凝固スラグ保持容器を模式的に示す模式図である。
【図３】図３は、金属製の鋳型上でスラグを冷却する場合の各測定位置における温度推移を示すグラフである。
【図４】図４は、スラグ及び鋳型の一次元伝熱解析モデルを示す模式図である。
【図５】図５は、スラグの表面温度９００℃以上での保持時間と凝固時の鋳型接触面に占めるガラス質面積比率との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、凝固スラグの厚さ方向の温度分布の計算結果を示すグラフである。
【図７】図７は、スラグ収容３分後の、凝固スラグ保持容器内に堆積した、表層の凝固スラグの下のスラグの表面温度測定値、及び、凝固スラグの鋳型接触面での、鋳型から排出直後及び凝固スラグ保持容器内で表層下の凝固スラグとして３分保持した後のスラグ温度の計算値と、スラグ厚さとの関係を示すグラフである。
【図８】図８は、凝固時の鋳型接触面が結晶質の場合における落下強度試験前後のスラグの外観を示す写真である。
【図９】図９は、凝固時の鋳型接触面がガラス質の場合における落下強度試験前後のスラグの外観を示す写真である。
【図１０】図１０は、落下強度と凝固時の鋳型接触面に占めるガラス質部分比率との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、２０〜５ｍｍ粗骨材製造時の製品歩留を本発明例と比較例とで比較して示すグラフである。
【図１２】図１２は、本発明例及び比較例のそれぞれの粗骨材を用いたコンクリートでのブリージング量を比較して示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明について具体的に説明する。
【００２８】
本実施の形態に係る凝固スラグの製造方法は、溶融状態の高炉スラグを、移動する金属製の鋳型に流し込んで冷却し、前記鋳型内で板状になるように凝固させるスラグ凝固工程と、前記鋳型内で内部まで凝固したスラグを、前記鋳型を反転して鋳型から落下させるスラグ落下工程と、落下したスラグのスラグ表面の一部または全面の表面温度を９００℃以上で５分間以上保持するスラグ温度保持工程と、を有する。
【００２９】
上記のような凝固スラグの製造方法を実現できる凝固スラグ製造装置の一例を図１に示す。図１に示した凝固スラグ製造装置１（図１）は、スラグ鍋２３に収容された溶融状態の高炉スラグ、つまり、溶融スラグ３が流し込まれる凹陥部５ａ(recessed part)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、鋳型５が周回する間に凹陥部５ａに溶融スラグ３を流し込んで凝固スラグ１８を連続的に製造する。
【００３０】
このような動作を行う凝固スラグ製造装置１は、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を備えている。この周回移動機構７は、鋳型が１周回する間に、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、溶融スラグ３を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、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と、反転した鋳型５を冷却する冷却装置２１と、を備えている。再反転移動部１７は省略してもよい。なお、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するために、樋２０が設置されている。
【００３１】
また、凝固スラグ製造装置１は、反転排出部１１の周回する鋳型５の下方に設けられたピット１９を有し、ピット１９には排出される凝固スラグ１８を収容可能な凝固スラグ保持容器２２が配置されている。
【００３２】
凝固スラグ保持容器２２は、図２に示すように、スラグ鍋２３の１杯分の溶融スラグ３に相当する量の凝固スラグ１８を保持できる容量を有し、スラグ鍋２３の１杯分の凝固スラグ１８を収容した後、スラグ落下位置から搬出して、空の凝固スラグ保持容器２２と交換するようにしてもよい。このようにすれば、凝固スラグ保持容器２２内で或る程度長時間スラグを保持しても、待ち時間が生じて生産性を低下させることなく、続けて次のスラグ鍋２３の溶融スラグ３を処理することができる。
【００３３】
凝固スラグ保持容器２２の底面及び側面は、保温性の観点から、各面の法線方向に沿って少なくとも一部が、熱伝導率が５Ｗ／(ｍ・Ｋ)程度以下といった低熱伝導率の耐火物で構成されることが望ましい。また、凝固スラグ１８を収容した後に凝固スラグ保持容器２２に蓋を設置する態様や、バーナーなどの簡易な加熱源を凝固スラグ保持容器２２に付加して備える態様、あるいはスラグ落下位置のピット１９そのものを凝固スラグ保持容器として用い、凝固スラグを収容した後にカバーを設置して保持する態様などを選択することもできる。
【００３４】
以上のように構成された本実施の形態の凝固スラグ製造装置１を用いて凝固スラグ１８を製造する方法の一例を、凝固スラグ製造装置１の動作と共に説明する。
【００３５】
周回移動機構７を所定の速度で回転させ、溶融スラグ流入部位にて、周回している鋳型５に、樋２０を介して溶融スラグ３を流し込む。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（スラグ凝固工程）。
【００３６】
ここで、凝固スラグ１８の厚みが２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下となるように、鋳型５の周回移動速度及び／または溶融スラグ３の流し込み速度を制御することが好ましい。凝固スラグの厚みが２０ｍｍ以上であれば、この凝固スラグ１８を粉砕することによって、広く用いられている、一般的な粗骨材サイズである５〜２０ｍｍの粗骨材製品に適した粒度分布を得ることが可能となる。また、凝固スラグ１８の厚みが２０ｍｍ以上であれば、後述するように、凝固スラグ１８が凝固スラグ保持容器２２内に装入される際に、平均含熱量(average amount of heat)を十分大きくすることができるので、加熱源を追加することなく凝固スラグ１８を保温するだけで、鋳型接触面のスラグ表面温度を９００℃以上まで上昇させて５分間以上保持することが可能となる。
【００３７】
一方、凝固スラグ１８の厚みが３０ｍｍ以下であれば、スラグの冷却速度が適正な範囲となり、スラグ内部の気孔生成が抑制されるので、粗骨材製品の吸水率を１．５％以下に低減することが可能になると共に、例えば圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ2以上といった高強度の粗骨材粒子を得るうえでも好ましい。
【００３８】
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は、ピット１９またはピット１９内の凝固スラグ保持容器２２に排出される（スラグ落下工程）。
【００３９】
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。
【００４０】
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、再びスラグ流入部位で溶融スラグ３が流し込まれる。
【００４１】
ピット１９に排出されて凝固スラグ保持容器２２に装入された凝固スラグ１８は、凝固スラグ保持容器２２内に積層され、凝固スラグ１８自身の保有する熱量によって、凝固時に低下した凝固スラグ１８の鋳型接触面の温度が上昇する。このとき、落下した凝固スラグ１８のスラグ表面温度を９００℃以上で５分間以上保持することで、凝固スラグ１８における鋳型接触面のガラス質を結晶質に改質することができる（スラグ温度保持工程）。このようにして、ガラス質が結晶質に改質された後、凝固スラグ保持容器２２から凝固スラグ１８をスラグ冷却床２４に排出する。
【００４２】
以上のように、本発明の凝固スラグ製造方法は、スラグ凝固工程、スラグ落下工程及びスラグ温度保持工程という３工程を有しているが、これら３工程のなかで、特にスラグ温度保持工程に特徴があるので、これについて以下詳細に説明する。
【００４３】
＜スラグ温度保持工程が必要な理由＞
鋳型５から落下した板状の凝固スラグ１８の断面を観察すると、鋳型接触面から約１ｍｍ程度までの範囲がガラス化している。鋳型接触面から１ｍｍ程度の範囲のみガラス化している理由は、冷却速度がこの部分だけ速いためである。凝固スラグ１８の凝固厚みが変化しても、ガラス質の部分は鋳型接触面から約１ｍｍと変わらなかった。
【００４４】
凝固スラグ１８の大気側の表面温度を放射温度計を用いて測定すると共に、鋳型背面に熱電対を設置して、鋳型上に流した溶融スラグ３が冷却されて凝固する過程までの温度推移を、凝固スラグ１８の厚み２３ｍｍの場合について測定した。測定結果を、図３に示す。図３には後述する伝熱解析により求めた、スラグの厚み方向中心位置及び鋳型５に接する位置でのスラグ温度の推移も合わせて示した。鋳型５に接する位置のスラグは、鋳型への熱伝達によって初期の冷却速度が著しく大きく、約１５秒で４００℃まで低下し、その後ほぼ一定の温度になる。スラグの中心部は温度の低下が遅く、２分後で１１５０℃程度、大気側の表面も２分後で９００℃程度までしか低下しない。
【００４５】
このように、主として鋳型５への熱伝達によって溶融スラグ３を冷却する本方式では、鋳型接触面は急冷却されるが、スラグの熱伝導率が２Ｗ／(ｍ・Ｋ)以下と小さいため、スラグ内部の熱伝導が遅く、鋳型接触面以外の冷却速度は小さい。そのため、鋳型接触面のスラグのみが急冷されてガラス化する。鋳型５を反転して、鋳型５から落下した後の凝固スラグ１８は、１枚１枚ばらばらで搬送されると搬送中に表面から冷却が進むため、表面のガラス質がそのまま残留する。
【００４６】
ガラス質が残留すると、前述したように、コンクリート用粗骨材として使用した場合にブリージングしやすいという問題や粗骨材の歩留が低下するという問題が生じることから、ガラス質部分を結晶質に改質する必要がある。そこで、ガラス質部分を結晶質に改質する温度保持工程が必要となる。
【００４７】
＜解析による冷却速度の検討＞
ガラス質部分を結晶質に改質するには如何にすべきかについて検討した。検討に際して、伝熱解析によりスラグ内部の冷却速度を検討した。本プロセスはスラグを板状に凝固するので、冷却・凝固過程での温度推移は単純な平板の非定常一次元熱伝導(unsteady one-dimension heat conduction)と考えてよい。この基礎式は下記の（１）式となる。
【００４８】
【数１】
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【００４９】
ここで、λは熱伝導度（Ｗ／(ｍ・Ｋ)）、ρは密度（ｋｇ／ｍ3）、Ｃｐは比熱（Ｊ／(ｋｇ・Ｋ)）、Ｔはスラグまたは鋳型の温度（Ｋ）、Ｘは厚み方向の長さ（ｍ）、ｔは時間（ｓ）である。
【００５０】
図４は解析モデルを示すものであり、図４（ａ）は鋳型にスラグが収容されている状態であり、図４（ｂ）は鋳型から落下した凝固スラグを示している。図４に示すように、スラグ、鋳型の厚み方向を、スラグを１０分割、鋳型を１０分割して計算を行った。鋳型から落下後については凝固スラグのみを計算した。
【００５１】
ここで、大気−スラグの界面(interface)の熱伝達係数ｈs、鋳型−大気界面の熱伝達係数ｈm、スラグ−鋳型界面の熱抵抗Ｒをパラメーターとし、温度計算値が図３の実測値に合うようにパラメーターの値を決定した。大気−スラグ界面は、初期には１３００Ｋ以上の高温の温度差であるため、熱放射を考慮した。雰囲気温度Ｔaは２９３Ｋで一定とし、温度上昇はないものとした。鋳型から落下後は、断熱状態と仮定し、スラグ外部との熱移動はないものとした。Δｔ＝０．５ｓｅｃとして、陽解法(explicit solution technique)により計算した。
【００５２】
スラグの熱伝導率λ（Ｗ／(ｍ・Ｋ)）は、下記の（２）式、（３）式から計算した値を用いた。
Ｔ＞１４００Ｋのとき、
λ＝−５．０×１０-3Ｔ＋９．２０  ・・・（２）
Ｔ≦１４００Ｋのとき、
λ＝７．７８×１０-4Ｔ＋１．１１  ・・・（３）
スラグの比熱Ｃｐは、Oginoらの高炉スラグの熱容量測定結果（K.Ogino and J.Nishiwaki、鉄鋼物性値便覧  製鉄編  （2006）p.350、（社）日本鉄鋼協会、（独）日本学術振興会  製銑第５４委員会）に基づき、Ｔ＜１４４３ＫのときＣp＝１０３９Ｊ／(ｋｇ・Ｋ)、１４４３Ｋ≦Ｔ＜１６７３ＫのときＣp＝２２４２．５Ｊ／(ｋｇ・Ｋ)、１６７３Ｋ≦Ｔ＜１７７３ＫのときＣp＝１３２６Ｊ／(ｋｇ・Ｋ)とした。
【００５３】
スラグ表面の熱伝達率及び鋳型背面の熱伝達率をそれぞれｈs＝３０Ｗ／(ｍ2・Ｋ)、ｈm＝１０Ｗ／(ｍ2・Ｋ)、スラグ−鋳型界面の熱抵抗をＲ＝９×１０-4ｍ2・Ｋ／Ｗと設定することにより、図３の温度の実測値とほぼ一致させることができた。
【００５４】
これにより、スラグの温度変化を計算可能となり、これに基づいてスラグ温度保持工程における温度条件及び保持時間について検討した。
【００５５】
＜温度条件＞
ガラス質部分を結晶化するために必要な表面温度について検討した。スラグ落下工程直後の凝固スラグの表面温度は、スラグ凝固厚さと、鋳型を反転してスラグを剥離するまでのスラグの冷却時間とによって変化する。そこで、スラグ凝固厚さと前記冷却時間とを種々変更することで凝固スラグ表面温度を変化させ、表面温度を種々変化させた凝固スラグを凝固スラグ保持容器に２４時間保持し、凝固スラグの鋳型接触面の最高温度とガラス質部分の面積比率との関係を調べた。その結果、ガラス質部分を結晶化するためには表面温度を９００℃以上に上昇することが有効であることを確認した。
【００５６】
＜保持時間＞
次に、スラグの凝固厚さと、鋳型を反転してスラグを剥離するまでのスラグの冷却時間とを一定とした条件で、凝固スラグ保持容器内での保持時間を変更して、凝固スラグの鋳型接触面側の表面温度が９００℃に上昇した時点からの保持時間、即ち、スラグ表面温度を９００℃以上で保持した時間と、凝固スラグの鋳型接触面のガラス質部分の面積比率との関係を調査した。
【００５７】
具体的には、後述する実施例に示した凝固スラグ製造装置において、金属製鋳型５の周回を２周繰り返して６分間で１２トンの溶融スラグ３を連続して処理し、鋳型５を反転する際のスラグ落下位置に配した凝固スラグ保持容器２２への凝固スラグ１８の収容を完了した後に所定時間保持し、所定の保持時間となった時点で直ちに凝固スラグ１８をスラグ冷却床２４に排出して広げ、大気中で冷却した。
【００５８】
９００℃以上での保持時間を計算するには、スラグの鋳型接触面側の表面温度が９００℃に上昇した時点と、９００℃未満に低下した時点とを特定する必要がある。そこで、スラグの鋳型接触面側の表面温度が９００℃に上昇した時点は、最後の凝固スラグの凝固スラグ保持容器への収容が終了し、当該スラグの鋳型接触面側の表面温度が９００℃に達する時点とし、この時点を前記の伝熱解析で凝固スラグ保持容器内ではスラグ表面が断熱境界条件(adiabatic boundary condition)であると仮定して求めた。また、表面温度が９００℃未満に低下した時点は、凝固スラグを凝固スラグ保持容器からスラグ冷却床に排出して広げた時点とした。これは、凝固スラグを凝固スラグ保持容器からスラグ冷却床に排出して広げた時点で直ちに凝固スラグの表面温度は９００℃未満に低下するとの仮定に基づくものである。
【００５９】
図５は、ガラス質面積比率（％）と、９００℃以上で保持した時間（ｍｉｎ）との関係を示すグラフである。図５のグラフに示されるように、９００℃以上で５分間保持することによって鋳型接触面のガラス質部分の面積比率はほぼ１０％程度まで低下し、さらに保持時間を増してもガラス質部分の面積比率は大きく変化しないことが分かる。このことから、鋳型接触面のガラス質部分を結晶化するためには、凝固スラグの表面温度を９００℃以上で５分間以上保持することが有効であることを確認した。
【００６０】
なお、図５で９００℃以上での保持時間を５分間よりも延長してもガラス質部分の面積比率が１０％程度から大きく低下しない理由は、スラグ保持容器内に積層して堆積させた凝固スラグの最表層部分で鋳型接触面が上を向いた凝固スラグについては、保持時間を長くしても９００℃以上に温度が上がらず結晶化しなかったことによると考えられる。したがって、スラグ保持容器にスラグ収容後に蓋を設置したり、バーナーなどの簡易な加熱源を用いて再加熱したりするようにすれば、さらにガラス質部分の面積比率を低下することができる。
【００６１】
また、図５で９００℃以上での保持時間の計算値がゼロでも一部のガラス質スラグが結晶化している理由は、スラグ処理の初期にスラグ保持容器内に収容された堆積層内下部の凝固スラグでは、最終の凝固スラグが収容されるまでの時間内に表面温度の上昇が進行し、９００℃以上で５分間以上保持されていたことによると考えられる。つまり、スラグ処理の初期にスラグ保持容器内に収容された凝固スラグは、結晶化の条件が満たされて結晶化が進行したものと考えられる。
【００６２】
次に、スラグ落下工程によって落下した凝固スラグを積層させることによって上記の温度条件と保持時間とを確保できるかについて検討した。
【００６３】
＜保温状態のスラグ温度＞
スラグ厚み２５ｍｍの凝固スラグについて、鋳型から落下する直前の温度分布を計算した。一例として、溶融スラグ３を鋳型に注入してから１２０秒後の凝固スラグ１８内部の温度分布の計算結果を図６に示す。凝固スラグ内部の温度分布は、例えば、図６の実線のグラフのようになる。鋳型から排出直後の凝固スラグの温度は、鋳型から落下する直前の凝固スラグの温度とほぼ同一と考えられるので、図６中においては「鋳型から排出直後」と表記している。
【００６４】
鋳型から排出直後の凝固スラグでは、鋳型接触面、大気面の温度は低下するが、内部の温度は高い状態になっている。この状態で凝固スラグを保持容器内に落下させ、次々に積層して堆積させると、堆積層内部のスラグは保温状態になるので、時間経過に伴ってスラグ内部の熱が凝固時の鋳型接触面側及び大気側に伝導して、スラグ全体が均一な温度分布に近づく。３分後の温度分布計算結果を図６の破線で示した。本条件では、一度低下した鋳型接触面の温度も上昇して１０００℃程度の温度になっている。
【００６５】
本発明に係る凝固スラグの製造方法では、凝固スラグを鋳型から落下・排出させた後に、鋳型接触面を含む凝固スラグのスラグ表面の一部または全面の表面温度を９００℃以上に上昇させて５分間以上保持することを必須とする。これは、鋳型から排出させる凝固スラグのスラグ厚み方向平均温度を９００℃超とし、この凝固スラグをピット１９または凝固スラグ保持容器内で積層させることによって、新たな加熱源を用いることなく実施可能であることを確認した。
【００６６】
＜スラグ積層による温度＞
凝固スラグ自身の含熱量によってスラグ表面温度を９００℃以上に上昇させることは、凝固スラグの凝固厚さ、鋳型を反転して凝固スラグを落下させるまでのスラグの冷却時間、及び凝固スラグ保持容器内での保持時間などの条件を適切に選択することにより実現される。この点を以下に具体的に説明する。
【００６７】
例えば、溶融スラグの鋳型注入後の冷却時間を２分間、最後の凝固スラグが落下して収容されてからの凝固スラグ保持容器内での保持時間を３分間（１８０秒）とした場合について、スラグ厚さの平均値と凝固スラグ保持容器内のスラグ堆積層内のスラグ表面温度との関係を図７に示す。
【００６８】
赤外線サーモグラフィーを用いて、凝固スラグ保持容器上部から凝固スラグの温度を測定し、表層の凝固スラグではなく、表層の凝固スラグの間隙から測定される、表層の凝固スラグの下にある凝固スラグ（以下、「表層下の凝固スラグ」と称することもある）の表面温度を図７にプロットした。この表層下に存在する、試験した平均厚さが２２ｍｍ以上の凝固スラグの表面温度は何れの測定値も９００℃を超えていた。図７の横軸のスラグ厚さは表層付近のスラグの厚さを冷却後に測定した値の平均値である。
【００６９】
一方、実線で示したのは、凝固スラグの鋳型接触面での温度の計算値であり、鋳型から排出直後の温度と、凝固スラグ保持容器内で表層下の凝固スラグとして３分（１８０秒）保持した後の温度である。図７に示すように、３分保持した後の凝固スラグの鋳型接触面での温度計算値は、平均厚みが２０ｍｍ以上であれば、９００℃を超えており、平均厚みが大きくなるほど、鋳型接触面での温度は高くなることが分かった。
【００７０】
保持容器内で積層された表層下の凝固スラグの表面温度の測定値は、計算結果と同様にスラグ厚さが大きいほど高くなる傾向であり、試験した平均厚さが２２ｍｍ以上の凝固スラグは全て３分後には９００℃以上になっていた。即ち、表層下の凝固スラグの表面温度測定値は計算結果と良く一致しており、計算結果及び実測値から、平均厚さが２０ｍｍ以上の凝固スラグを積層させることで、３分後には凝固スラグの表面温度を９００℃以上にできることを確認した。
【００７１】
なお、凝固スラグの表面温度を上昇させるための熱源を凝固スラグ自身の含熱量のみとする場合には、外部への放熱の影響を小さくするために、凝固スラグ保持容器内に積層して収容する凝固スラグの量は或る程度の量を確保する必要がある。具体的には、５トン以上、より望ましくは１０トン以上の凝固スラグを１ｍ以上の厚みに積層して収容することが好適である。
【００７２】
金属製の鋳型で鋳造した板状凝固スラグは、徐冷スラグに比べて、平均的な凝固速度が大きいことから、結晶粒が小さい傾向があり、また、後述のように、鋳型接触面近傍の残留応力(residual stress)が緩和・解消されることにより、徐冷スラグよりも強度特性に優れた材質が得られる。
【００７３】
また、本発明に係る凝固スラグの製造方法によって製造した凝固スラグは、後述する定義の落下強度（Shatter Index）が７０％以上であり、本発明に係る凝固スラグの製造方法により、落下強度（Shatter Index）が７０％以上である高強度の板状の凝固スラグが得られる。また、落下強度が７０％以上である、金属製鋳型で鋳造した板状の凝固スラグを用いることにより、これを破砕、分級してコンクリート用粗骨材などのスラグ製品を製造する場合の製品歩留が向上する。
【００７４】
さらに、本発明に係る凝固スラグの製造方法によって製造した凝固スラグを破砕、分級して得た粗骨材では、後述する方法で測定した平均圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ2以上のコンクリート用粗骨材が得られ、高強度コンクリートを製造する場合の粗骨材原料として適している。
【実施例】
【００７５】
本発明の作用効果について、具体的な実施例に基づいて説明する。【００７６】
本実施例においては、図１に示した装置を用いて凝固スラグを製造した。鋳型５は平面視台形形状の鋳鋼製で、その厚みを４５ｍｍとし、台形の上底に相当する鋳型の外法寸法（outer dimension）を０．７ｍ、台形の下底に相当する鋳型の外法寸法を１．０ｍとし、台形の高さに相当する鋳型の外法寸法を２．７ｍとした。また、溶融スラグを流し込む鋳型５の凹陥部５ａの深さを１００ｍｍとした。鋳型５を周回移動機構７により周回搬送し、周回搬送する搬送速度は鋳型中心で１４ｍ／ｍｉｎとした。【００７７】
スラグ流入部位において、鋳型５には、１３６０℃以上１４１０℃以下の溶融状態の高炉スラグを約２ｔｏｎ／ｍｉｎで流入させた。溶融スラグ３が流し込まれた鋳型５は空冷移動部９を約１２０秒間｛空冷移動部の長さが全周の２／３（２４０度）｝搬送し、溶融スラグ３を空冷によって凝固スラグ１８とした。【００７８】
反転排出部１１では鋳型５を反転して、鋳型から剥離させた凝固スラグ１８をピット１９に配置した凝固スラグ保持容器２２に落下させた。凝固スラグ１８が排出された鋳型５を、反転移動部１３を反転状態のまま移動させ、冷却装置２１が設置されている部位にて上下両面から冷却水を噴射して急冷した。【００７９】
続いて、反転状態の鋳型５を、再反転部１５によって再反転して、再び元の凹陥部５ａが上方を向いた状態に戻した。その後、戻された鋳型に再び溶融スラグを流し込んだ。以上の工程を１回のスラグ鍋に対して５周繰り返し、１５分間で３０トンの溶融スラグを連続して処理した。【００８０】
全ての凝固スラグが鋳型から落下した後、凝固スラグ保持容器内で所定時間保持し、その後、凝固スラグを凝固スラグ保持容器からスラグ冷却床に排出して広げ、大気中で冷却した。【００８１】
本発明例では、溶融スラグ温度が１３８５℃、凝固スラグ保持容器内でのスラグ収容完了後の保持時間が１０分、凝固スラグの平均厚みが２５ｍｍの条件とし、所定の保持時間後直ちに凝固スラグ保持容器から凝固スラグをスラグ冷却床に排出して広げ、大気中で冷却した。【００８２】
比較例では、溶融スラグ温度が１３８０℃、凝固スラグの平均厚みが２３ｍｍの条件とし、鋳型からピットに凝固スラグを落下させ、全ての凝固スラグが鋳型から落下した後、直ちにショベルカーで凝固スラグをピットから搬出してスラグ冷却床で冷却し、次のスラグ鍋内の溶融スラグの処理に備えた。比較例において、冷却後に凝固スラグの凝固厚みを測定すると２０〜２６ｍｍであり、平均厚みは２３ｍｍであった。鋳型接触面のガラス質の存在率への凝固厚みの影響は２０〜２６ｍｍの範囲ではなかった。【００８３】
冷却後の凝固スラグにおいて、凝固時の鋳型接触面のガラス質部分の比率を評価すると共に、スラグの落下強度を評価した。【００８４】
まず、本発明例によって製造された凝固スラグのなかから鋳型接触面にガラス質のないもの（結晶質のもの）を目視によって選別し、他方、比較例によって製造された凝固スラグのなかから鋳型接触面がガラス質のものを目視によって選別して、落下試験を行った。【００８５】
図８、図９が試験結果を示す写真であり、図８（ａ）は本発明例の試験前、図８（ｂ）は本発明例の落下試験後の状態をそれぞれ示し、図９（ａ）は比較例の試験前、図９（ｂ）は比較例の落下試験後の状態をそれぞれ示している。【００８６】
凝固スラグの鋳型接触面部分がガラス質となっている比較例の凝固スラグでは、図９（ｂ）に示すように、落下によって全体が細かく砕けた。これは、凝固時に大きな温度勾配となっている表面近傍に大きな残留応力が生じていることから、１ｍ落下程度の比較的小さな衝撃でも破壊されやすいためである。【００８７】
他方、本発明に係る凝固スラグの製造方法によって製造した凝固スラグでは、図８（ｂ）に示すように、落下によって端部が欠ける程度で全体が砕けることはほとんどなく、高強度の板状の凝固スラグとなっていた。これは、鋳型接触面のガラス質部分が結晶化する際に、表面近傍の残留応力が緩和あるいは解消されるためである。【００８８】
落下強度（Shatter Index）は、以下に説明する方法で測定した。落下強度試験の装置は、JIS M8711鉄鉱石焼結鉱-落下強度試験方法に記載される装置を用いた。４０〜１００ｍｍの板状凝固スラグのサンプル（目開き(sieve opening)が１００ｍｍの篩を通過し、目開きが４０ｍｍの篩を通過しない板状凝固スラグの試料；約３ｋｇ）を用い、２ｍの高さから４回落下させる落下試験を実施した。落下試験後に、４０ｍｍ以下に砕けなかった比率（目開き４０ｍｍの篩を通過しない試料の質量比率）を求め、この比率を落下強度（Shatter Index）とした。その他の試験条件については、焼結鉱の試験方法であるJIS M8711鉄鉱石焼結鉱-落下強度測定方法に準じた。【００８９】
板状スラグの落下強度（Shatter Index）は、下記の（４）式により算出した。
Ｓ（％）＝Ａ／Ｂ×１００  ・・・（４）
Ｓ；４０ｍｍ以上で判定した板状スラグの落下強度（Shatter Index）
Ａ；試験後の４０ｍｍ以上の質量（ｋｇ）
Ｂ；試験前の４０〜１００ｍｍの試料の質量（ｋｇ）
鋳型接触面のガラス質部分の比率と落下強度Ｓとの関係を、本発明例と比較例とで比較した結果を図１０に示した。本発明例では、ガラス質部分の比率が比較例の５２面積％から９面積％に低下し、落下強度Ｓは比較例の４６％から８９％に向上した。【００９０】
上記の結果から、ガラス質部分の結晶化による凝固スラグの強度改善を効果的に行うためには、凝固スラグの表面のうち、凝固時での鋳型接触面の８０面積％以上、より望ましくは９０面積％以上について、スラグ表面温度を９００℃以上で５分間以上保持することが好適であるといえる。即ち、凝固スラグの凝固時での鋳型接触面の８０面積％以上、より望ましくは９０面積％以上を結晶質とすること、換言すれば、凝固スラグの鋳型接触面のガラス質部分の面積比率を２０面積％未満、より望ましくは１０面積％未満とすることが好適である。【００９１】
次に、上記のようにして製造された本発明例及び比較例の凝固スラグをコンクリート粗骨材にするために、板状の凝固スラグ１０トンを、インパクトクラッシャーを用いて破砕した。そして、破砕したスラグを２０ｍｍ、５ｍｍの篩で分級した。これにより、２０〜５ｍｍのコンクリート用粗骨材を製造した。【００９２】
原料とした凝固スラグに対する２０〜５ｍｍの粗骨材製品の歩留の結果を、本発明例と比較例とで比較して図１１に示す。本発明例の粗骨材製品の歩留は７１％であり、比較例は６５％であった。つまり、本発明例は比較例の粗骨材製品の歩留よりも６％高かった。【００９３】
本発明例の粗骨材の吸水率を測定すると０．９％であり、従来の高炉徐冷スラグ粗骨材の吸水率である３〜４％に比べて著しく小さく、天然骨材と同等のものが得られた。【００９４】
また、本発明例及び比較例のスラグ粗骨材の圧縮強度を比較した。圧縮強度測定用のサンプルは、平坦面を含む大きめの粗骨材粒子から、この平坦面を底面にしてダイヤモンドカッターで１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍのサイズに切り出し、アムスラー式圧縮試験機（universal testing machine）を用いて各６個の試料について圧縮強度を測定した。【００９５】
比較例の粗骨材から採取した試料の圧縮強度は、平均値が５０Ｎ／ｍｍ2、最低値が１０Ｎ／ｍｍ2であり、非常にばらつきが大きく、非常に強度の低い粗骨材試料が存在した。これに対して、本発明例の粗骨材から採取した試料の圧縮強度は、平均値が１６７Ｎ／ｍｍ2、最低値が８０Ｎ／ｍｍ2であり、安定的して高い圧縮強度が得られた。【００９６】
本発明例及び比較例のスラグ粗骨材を用いてコンクリートを配合して特性を評価した。本発明例の粗骨材を配合したフレッシュコンクリートと比較例の粗骨材を配合したフレッシュコンクリートとでブリージング量を比較した。調査結果を図１２に示す。ガラス質表面が少ない本発明例では、ガラス質表面が多い比較例よりもブリージング量が小さくなった。【００９７】
次に、それぞれの粗骨材を用いて、高強度を志向した水セメント比(water-cement ratio)が３５％の配合でコンクリートを練り、圧縮強度測定用の供試体を作製して、２８日強度を比較した。比較のために、市販の天然の石灰石を粗骨材に用いた供試体も同様に作製して評価した。【００９８】
比較例の粗骨材を用いたコンクリートでは２８日強度が５３Ｎ／ｍｍ2であったのに対し、本発明例の粗骨材を用いたコンクリートでは７５Ｎ／ｍｍ2であった。天然の石灰石の粗骨材を用いたコンクリートの２８日強度が７２Ｎ／ｍｍ2であり、本発明例の粗骨材を用いたコンクリートは天然の石灰石の粗骨材を用いたコンクリートよりも高い圧縮強度が得られた。したがって、本発明例の粗骨材は、高強度コンクリート用の粗骨材として適した材料と言える。
【符号の説明】
【００９９】
１  凝固スラグ製造装置
３  溶融スラグ
５  鋳型
５ａ  凹陥部
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
１９  ピット
２０  樋
２１  冷却装置
２２  凝固スラグ保持容器
２３  スラグ鍋
２４  スラグ冷却床
【図１】
2015025501.tif 000004
【図２】
2015025501.tif 000005
【図３】
2015025501.tif 000006
【図４】
2015025501.tif 000007
【図５】
2015025501.tif 000008
【図６】
2015025501.tif 000009
【図７】
2015025501.tif 000010
【図８】
2015025501.tif 000011
【図９】
2015025501.tif 000012
【図１０】
2015025501.tif 000013
【図１１】
2015025501.tif 000014
【図１２】
2015025501.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月17日(2016.2.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融状態の高炉スラグを、移動する金属製の鋳型に流し込んで冷却し、前記鋳型内で板状になるように内部まで凝固させるスラグ凝固工程と、前記鋳型内で内部まで凝固したスラグを、前記鋳型を反転して鋳型から落下させるスラグ落下工程と、落下したスラグのスラグ表面の一部または全面の表面温度を、加熱源を追加することなく、落下したスラグ自身の保有する熱量によって９００℃以上で５分間以上保持するスラグ温度保持工程と、を有する凝固スラグの製造方法。
【請求項２】
前記鋳型内で板状になるように凝固させた高炉スラグの厚みが２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の凝固スラグの製造方法。
【請求項３】
前記スラグ温度保持工程は、前記鋳型から落下させた凝固スラグの表面のうち、凝固時における鋳型接触面の８０面積％以上について、スラグ表面温度を９００℃以上で５分間以上保持することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の凝固スラグの製造方法。
【請求項４】
前記スラグ温度保持工程は、前記鋳型から落下させた凝固スラグを、スラグ厚み方向平均温度が９００℃超で積層させることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の凝固スラグの製造方法。
【請求項５】
前記スラグ温度保持工程は、前記鋳型から落下させた凝固スラグを、該落下位置から搬出可能な保持容器内に積層させることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の凝固スラグの製造方法。
【請求項６】
前記凝固スラグは、目開き１００ｍｍの篩を通過し、目開き４０ｍｍの篩を通過しないスラグ試料を、２ｍの高さから４回落下させる落下試験後に、目開き４０ｍｍの篩を通過しない試料の落下試験前の試料に対する質量比率で評価する落下強度（Shatter Index）が７０％以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の凝固スラグの製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の凝固スラグの製造方法を含む凝固スラグ製造工程と、製造した凝固スラグを破砕する凝固スラグ破砕工程と、破砕した凝固スラグを分級する分級工程と、を備えるコンクリート用粗骨材の製造方法。
【請求項８】
前記コンクリート用粗骨材は、平均圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ2以上であることを特徴とする請求項７に記載のコンクリート用粗骨材の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、溶融状態の高炉スラグ(blast furnace slag)を金属製の鋳型上で凝固させ、凝固させた凝固スラグ(solidified slag)を鋳型から落下させて板状の凝固スラグを製造する凝固スラグの製造方法、及び、該凝固スラグを用いたコンクリート用粗骨材(coarse aggregate for concrete)の製造方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
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、品質の良いコンクリート用粗骨材の原料となり得る凝固スラグの製造方法、及び、該凝固スラグを用いたコンクリート用粗骨材の製造方法を提供することを目的とする。
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月20日(2016.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融状態の高炉スラグを、移動する金属製の鋳型に流し込んで冷却し、前記鋳型内で板状になるように内部まで凝固させるスラグ凝固工程と、前記鋳型内で内部まで凝固したスラグを、前記鋳型を反転して鋳型から落下させるスラグ落下工程と、落下したスラグの９００℃未満に低下したスラグ表面の一部または全面の表面温度を、加熱源を追加することなく、落下したスラグ自身の保有する熱量によって９００℃以上で５分間以上保持するスラグ温度保持工程と、を有する凝固スラグの製造方法。
【請求項２】
前記鋳型内で板状になるように凝固させた高炉スラグの厚みが２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の凝固スラグの製造方法。
【請求項３】
前記スラグ温度保持工程は、前記鋳型から落下させた凝固スラグの表面のうち、凝固時における鋳型接触面の８０面積％以上について、スラグ表面温度を９００℃以上で５分間以上保持することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の凝固スラグの製造方法。
【請求項４】
前記スラグ温度保持工程は、前記鋳型から落下させた凝固スラグを、スラグ厚み方向平均温度が９００℃超で積層させることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の凝固スラグの製造方法。
【請求項５】
前記スラグ温度保持工程は、前記鋳型から落下させた凝固スラグを、該落下位置から搬出可能な保持容器内に積層させることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の凝固スラグの製造方法。
【請求項６】
前記凝固スラグは、目開き１００ｍｍの篩を通過し、目開き４０ｍｍの篩を通過しないスラグ試料を、２ｍの高さから４回落下させる落下試験後に、目開き４０ｍｍの篩を通過しない試料の落下試験前の試料に対する質量比率で評価する落下強度（Ｓｈａｔｔｅｒ  Ｉｎｄｅｘ）が７０％以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の凝固スラグの製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の凝固スラグの製造方法を含む凝固スラグ製造工程と、製造した凝固スラグを破砕する凝固スラグ破砕工程と、破砕した凝固スラグを分級する分級工程と、を備えるコンクリート用粗骨材の製造方法。
【請求項８】
前記コンクリート用粗骨材は、平均圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ２以上であることを特徴とする請求項７に記載のコンクリート用粗骨材の製造方法。
【国際調査報告】
2015025501.tif 000016
2015025501.tif 000017
2015025501.tif 000018
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