JP2013177291A - Shape control apparatus for solidified slag, shape control method for solidified slag, and solidified slag - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄鋼製造プロセス等で排出されるスラグ(鉱滓)を凝固成形する凝固スラグの形状制御装置および形状制御方法と、この形状制御方法によって凝固成形される凝固スラグとに関する。 The present invention relates to a solidified slag shape control device and a shape control method for solidifying and molding slag (mineral) discharged in a steel manufacturing process and the like, and a solidified slag solidified by the shape control method.
鉄鋼製造プロセスで排出されるスラグは、水砕処理または徐冷処理などを経て、水砕砂やスラグ骨材として利材化されている。とくにスラグ骨材は、通常、ドライピットに排出されたスラグを徐冷して固めた後、破砕処理および篩い分け等を経て所定の粒度分布(例えばJIS_A5011−1など)を有するものが製造される。なお、特許文献1には、金属製の移動鋳型を設けた鋳滓機を用いて溶融スラグを厚さ10mm〜30mmになるように凝固成形し、緻密で強度の高い板状の凝固スラグを形成した後、破砕処理および篩い分け等を行なってスラグ骨材を製造する方法が開示されている。 Slag discharged in the steel manufacturing process is used as granulated sand or slag aggregate through granulation or slow cooling. In particular, slag aggregates are usually produced having a predetermined particle size distribution (for example, JIS_A5011-1) after gradually cooling and solidifying the slag discharged into the dry pit, followed by crushing and sieving. . In Patent Document 1, molten slag is solidified and formed to have a thickness of 10 mm to 30 mm using a casting machine provided with a metal moving mold to form a dense and high-strength plate-like solidified slag. After that, a method for producing a slag aggregate by crushing and sieving is disclosed.
一般に、コンクリート用骨材は、コンクリート施工の際に必要な流動性を得るために、骨材形状や粒度分布が明確に規定されている。このため、スラグ骨材は、破砕処理および篩い分け等を行うことで、適正な形状および粒度分布となるように調整される。図10は、板状の凝固スラグからスラグ骨材を製造する場合に、破砕した凝固スラグから採取できるスラグ骨材の粒径分布と採取位置とを示す模式図である。この図10では、破砕や篩い分けの過程で破砕片の角が削られるため、スラグ骨材を球形で示している。この図10からわかるように、破砕による粒径減少も考慮すると、目的とするスラグ骨材の粒子Bの粒径範囲の上限値の1.2〜2.0倍程度の厚さ(凝固厚T)にスラグを凝固させる必要がある。しかしながら、スラグの凝固厚を厚くした場合、破砕処理のコストが高くなってしまう。 In general, the aggregate for concrete and the particle size distribution are clearly defined in order to obtain the fluidity required for concrete construction. For this reason, a slag aggregate is adjusted so that it may become a suitable shape and a particle size distribution by performing a crushing process, sieving, etc. FIG. 10 is a schematic diagram showing the particle size distribution and sampling position of the slag aggregate that can be collected from the crushed solidified slag when the slag aggregate is produced from the plate-shaped solidified slag. In FIG. 10, since the corners of the crushed pieces are cut during the crushing and sieving processes, the slag aggregate is shown in a spherical shape. As can be seen from FIG. 10, in consideration of particle size reduction due to crushing, the thickness (solidification thickness T) is about 1.2 to 2.0 times the upper limit of the particle size range of the target particle B of the slag aggregate. ) Slag must be solidified. However, when the solidified thickness of the slag is increased, the cost of the crushing process is increased.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、スラグの凝固厚を必要以上に厚くすることなく、破砕後に適正な形状および粒度分布を有するスラグ骨材が低コストで得られる形状に凝固させた凝固スラグを得ることができる、凝固スラグの形状制御装置および形状制御方法を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、破砕後に適正な形状および粒度分布を有するスラグ骨材を低コストで得ることができる凝固スラグを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and solidifies into a shape in which a slag aggregate having an appropriate shape and particle size distribution after crushing can be obtained at low cost without increasing the solidification thickness of the slag more than necessary. An object of the present invention is to provide a solidified slag shape control device and a shape control method capable of obtaining a solidified slag. Another object of the present invention is to provide a solidified slag capable of obtaining a slag aggregate having an appropriate shape and particle size distribution at low cost after crushing.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る凝固スラグの形状制御装置は、連続的に搬送される鋳型に高炉からのスラグを注ぎ込むことによって形成される凝固スラグの上面および下面のそれぞれに対して異なる凹凸形状を付与する手段を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a solidified slag shape control device according to the present invention includes an upper surface of a solidified slag formed by pouring slag from a blast furnace into a continuously conveyed mold, and Means is provided for imparting different uneven shapes to each of the lower surfaces.
また、本発明に係る凝固スラグの形状制御装置は、上記発明において、前記凝固スラグの上面の凹凸形状は、成形工具を機械的に押し込む操作により付与され、前記凝固スラグの下面の凹凸形状は、前記鋳型の底部に少なくとも1箇所以上設けられた凸状隆起部によって付与されることを特徴とする。 Moreover, in the above invention, the shape control device for the solidified slag according to the present invention, the uneven shape on the upper surface of the solidified slag is given by an operation of mechanically pushing a forming tool, and the uneven shape on the lower surface of the solidified slag is: It is provided by a convex ridge provided at least at one or more places on the bottom of the mold.
また、本発明に係る凝固スラグの形状制御装置は、上記発明において、凝固スラグの上面に凹凸形状を付与する前記成形工具の幅が、凝固スラグの下面に凹凸形状を付与する前記鋳型の底部の最小高さ位置からの高さが3mm超の領域である凸状隆起部の幅より小さいことを特徴とする。 Moreover, the solidified slag shape control device according to the present invention is the above-described invention, wherein the width of the forming tool that gives the uneven shape to the upper surface of the solidified slag is the width of the bottom of the mold that gives the uneven shape to the lower surface of the solidified slag. It is characterized in that the height from the minimum height position is smaller than the width of the convex ridge that is a region exceeding 3 mm.
また、本発明に係る凝固スラグの形状制御装置は、上記発明において、凝固スラグの上面に凹凸形状を付与する前記成形工具を押し込み面に複数並べた成形装置を有することを特徴とする。 Moreover, the shape control apparatus of the solidification slag which concerns on this invention has the shaping | molding apparatus which arranged in multiple numbers the said shaping | molding tool which gives uneven | corrugated shape to the upper surface of the solidification slag on the pressing surface in the said invention.
また、本発明に係る凝固スラグの形状制御装置は、上記発明において、凝固スラグの上面に凹凸形状を付与する前記成形工具の先端が鋭角のノッチ形状を有し、凝固スラグの下面の凹凸形状を付与する前記鋳型の底部が曲線からなる形状を有することを特徴とする。 Further, the solidified slag shape control device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the tip of the forming tool for imparting a concavo-convex shape on the upper surface of the solidified slag has an acute notch shape, and the concavo-convex shape on the lower surface of the solidified slag is provided. The bottom of the mold to be applied has a curved shape.
また、本発明に係る凝固スラグの形状制御装置は、上記発明において、凝固スラグの上面に凹凸形状を付与する前記成形工具の間隔が、鋳型の水平方向の位置によって異なることを特徴とする。 The solidified slag shape control apparatus according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the interval between the forming tools for imparting the concavo-convex shape on the upper surface of the solidified slag differs depending on the position of the mold in the horizontal direction.
また、本発明に係る凝固スラグの形状制御装置は、上記発明において、前記鋳型の底部の最小高さ位置からの高さが高いほど、凝固スラグの上面に凹凸形状を付与する前記成形工具の間隔が狭いことを特徴とする。 Further, in the solidified slag shape control apparatus according to the present invention, in the above-described invention, the interval between the forming tools that imparts an uneven shape to the upper surface of the solidified slag as the height from the minimum height position of the bottom of the mold increases. Is narrow.
また、本発明に係る凝固スラグの形状制御装置は、上記発明において、前記鋳型の底部において、最小高さ位置からの高さが0〜3mmの領域である低位部の幅が前記凝固スラグの最大凝固厚の目標値以下であり、且つ、該低位部の位置が前記鋳型の側壁部または底部の凸状隆起部に隣接していることを特徴とする。 Further, the solidified slag shape control apparatus according to the present invention is the above-described invention, wherein the width of the lower portion, which is a region having a height of 0 to 3 mm from the minimum height position, is the maximum of the solidified slag at the bottom of the mold. The solidified thickness is equal to or less than the target value of the solidified thickness, and the position of the lower portion is adjacent to the convex raised portion of the side wall or bottom of the mold.
また、本発明に係る凝固スラグの形状制御装置は、上記発明において、前記鋳型により成形された凝固スラグから採取される骨材の粒径の上限値をスラグ最大凝固厚とした場合に、前記鋳型の低位部にて凝固する凝固スラグの体積が、該凝固スラグ全体の体積の45%以下であることを特徴とする。 The shape control device for solidified slag according to the present invention is the above-mentioned mold, wherein the upper limit value of the particle size of the aggregate collected from the solidified slag formed by the mold is the maximum slag solidified thickness. The volume of the solidified slag that solidifies at the lower part of the solidified slag is 45% or less of the total volume of the solidified slag.
また、本発明に係る凝固スラグの形状制御装置は、連続的に搬送される鋳型に高炉からのスラグを注ぎ込むことによって形成される凝固スラグの上面および下面のそれぞれに対して異なる凹凸形状を付与するステップを含むことを特徴とする。 Moreover, the shape control apparatus of the solidification slag which concerns on this invention provides a different uneven | corrugated shape with respect to each of the upper surface and lower surface of the solidification slag formed by pouring the slag from a blast furnace into the casting_mold | template continuously conveyed. Including steps.
また、本発明に係る凝固スラグは、本発明に係る凝固スラグの形状制御方法により凝固成形されることを特徴とする。 Further, the solidified slag according to the present invention is characterized by being solidified by the method for controlling the shape of the solidified slag according to the present invention.
本発明によれば、スラグの凝固厚を必要以上に厚くすることなく、破砕後に適正な形状および粒度分布を有するスラグ骨材が低コストで得られる形状に凝固させた凝固スラグを得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a solidified slag solidified into a shape in which a slag aggregate having an appropriate shape and particle size distribution after crushing can be obtained at a low cost without increasing the solidified thickness of the slag more than necessary. .
以下、図面を参照して、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. Moreover, in description of drawing, the same code | symbol is attached | subjected and shown to the same part.
まず、図1を参照して本発明の一実施形態の凝固スラグの形状制御装置の概略構成について説明する。図1に示すように、形状制御装置1は、移動式の鋳型21を設けた鋳滓機2と、鋳型21に高炉からの溶融スラグ3を供給する供給装置4とを備える。鋳型21内に供給された溶融スラグ3は、鋳型21内で冷却、凝固成形され凝固スラグ5となる。鋳型21は、その底部に少なくとも1箇所の凸状隆起部を有する。なお、鋳滓機2の近傍には熱回収装置6が備えられている。熱回収装置6は、形状制御装置1から排出された凝固スラグ5の顕熱を回収する。
First, a schematic configuration of a solidification slag shape control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the shape control device 1 includes a
図2は、図中に点線で囲んで示す2箇所の凸状隆起部Aを有した鋳型21と、この鋳型21で成形される凝固スラグ5から採取できる粒子Bとを示す模式図である。この鋳型21によれば、図2に示すように、凝固スラグ5に板厚差を付与して部分的に板厚を薄くすることができ、凝固厚の厚い部分から粗粒B1を採取でき、凝固厚の薄い部分から細粒B2を採取できる。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a
また、この鋳型21には、底部の最小高さ位置からの高さHが0〜3mmである低位部が、鋳型21の側壁部Dおよび凸状隆起部Aに隣接して配設されている。またこの低位部の幅Yが凝固スラグの最大凝固厚の目標値Tmax以下になるように配設されている。なお、鋳型21内のスラグは、凝固厚が薄いほど、また、鋳型21の側壁部Dに近いほど冷却されやすく冷却効果が高い。図3は、鋳型21によるスラグの冷却効果を示す概念図であり、図3中の矢印はその位置での冷却効果を示す。図3に示すように、鋳型21によれば、鋳型21周辺部で冷却が促進されるため、鋳型21周辺部に隣接した位置を、粗粒B1の採取する位置として設定すれば、凝固厚の違いによる凝固・冷却時間のばらつきが緩和され、スラグ骨材の材質の均一化を図ることができる。
Further, in the
なお、前記鋳型21の低位部の幅Yが凝固スラグの最大凝固厚の目標値Tmaxより大きくなると、採取される粗粒のサイズが要求される粒度の上限より大きくなるので、2次破砕が必要となり、2次破砕後の粗粒比率を高位に制御できず、破砕コストもかさむ。
If the width Y of the lower part of the
図4は、JIS_A5011−1で規定される粗骨材2005(粒径範囲20mm〜5mm)の粒径分布を示す図である。粒径分布は、篩の呼び寸法と、篩を通る質量分率との関係で規定されている。粗骨材2005の粒径分布を、粒径18mm、13mm、8mmの3サイズを代表寸法として個数比に変換した場合、それぞれ概ね2:5:13くらいの個数比となる。即ち、粒径18mmの粗粒の採取数は、全体の個数に対して10分の1程度と小さい。また、粗粒が図4の上限値になるように粒径分布を設計した場合でも、15mm以上の粗粒の質量比は50%に満たない。このように、粗粒の必要量は全体に対して少ないため、上記の鋳型21により成形される凝固スラグ5の凝固厚の厚い部分から必要量の粗粒B1を採取して、粗粒B1を採取した残りの砕石や凝固厚の薄い部分を破砕処理して粒度を調整して細粒B2を形成すればよい。
FIG. 4 is a diagram showing the particle size distribution of the coarse aggregate 2005 (
図5は、図2に示す鋳型21により形成される凝固スラグ5の粗粒B1を採取する位置のスラグの体積を示す図である。図5では、底部の最小高さ位置でのスラグの厚さは、最大凝固厚の目標値Tmaxである。本実施の形態の鋳型21において、上記の重量比に基づいて、粗粒B1を採取する位置のスラグの体積V(=V1+V2+V3)は、凝固スラグ5の全体積の45%以下になるようにしている。
FIG. 5 is a diagram showing the volume of the slag at the position where the coarse particles B1 of the solidified
図6は、1箇所の凸状隆起部Aを有した鋳型21と、この鋳型21で成形される凝固スラグ5から採取できる粒子Bとを示す模式図である。ここでは、鋳型21の底部の最小高さ位置からの高さHが3mm超の領域を凸状隆起部Aとする。また、図7は、鋳型21によるスラグの冷却効果を示す概念図であり、図7中の矢印はその位置での冷却効果を示す。図6に示す鋳型21では、低位部(底部の最小高さ位置からの高さHが0〜3mmの位置)が、鋳型21の側壁部Dに隣接して配置される。加えて、鋳型21の低位部の幅Yが凝固スラグの最大凝固厚の目標値Tmax以下になるように、凸状隆起部Aが配置される。これにより、凝固スラグから得られる骨材の粒度分布を制御できる。さらに、図7に示すように、最も凝固しにくい粗粒B1を採取する位置で、側壁部Dに近いほど冷却されやすいという効果によって冷却が促進されるため、凝固厚の違いによる冷却速度のばらつきが緩和され、スラグ骨材の材質の均一化も図ることができる。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a
また、本実施の形態の形状制御装置1は、凝固スラグ上面の凹凸形状付与手段として、鋳型21の搬送に応じて上下昇降可能な成形ロール22を備え、鋳型21内のスラグの上面に凹凸を成形する。この成形ロール22は、鋳型21内のスラグを成形可能な程度に小径で、成形工具を押し込み面に複数並べたものである。また、凝固スラグの縦方向および横方向のそれぞれに凹凸形状を付与する複数の成形ロール(221,222)を備える。本実施の形態の成形ロール22には、図8および図9に成形ロール22のスラグに接する部分(押し込み面)の断面図を例示するように、凝固スラグ5に同一方向の凹凸形状を付与する成形工具7を複数並列配置させて、山−谷の繰り返し形状を設けている。
Moreover, the shape control apparatus 1 of this Embodiment is equipped with the shaping |
このような成形ロール22によれば、凝固スラグ5に鋭いノッチ状の凹凸形状を付与することができる。鋭いノッチ状の凹凸形状を付与するためには、成型工具7の幅Wは鋳型21に設けた凸状隆起部Aの幅Cより小さいことが好ましい。ここで、凸状隆起部Aの幅Cとは、鋳型21の底部の最小高さ位置からの高さHが3mm超の領域の幅とする。また、各成形工具7の間隔(隣合う成形工具7の山と山との間隔)X(X1,X2,X3,・・・)に応じて、凝固スラグ5に付与される凹凸形状の間隔が変化する。これにより、凝固スラグ5が破砕しやすい形状となり、破砕時に粗粒を採取する位置をより明確に定めることが可能となる。
According to such a forming
ここで、上記のような鋳型21の凸状隆起部Aの形状は、熱応力による鋳型21の破損を起こり難くするため、曲線からなる比較的緩やかな凸形状とすることが望ましい。そこで、スラグとの接触時間が長く熱負荷が大きい鋳型21を緩やかな凸形状として、凝固スラグ5の下面に板厚分布のみを付与する。一方、スラグとの接触時間が短く熱負荷が小さい成形ロール22に配置した成型工具7の先端を鋭角のノッチ形状として、凝固スラグ5の上面に急峻な凹凸を付与する。すなわち、図8および図9に示すように、凝固スラグの上面に凹凸形状を付与する成形工具の幅Wと、凝固スラグの下面に凹凸形状を付与する鋳型21底部の凸状隆起部Aの幅Cとの関係を、C>Wとすると共に、成形工具7の先端が鋭角のノッチ形状を有し、鋳型21の底部が曲線からなる形状を有するのが好ましい。また、押し込み面に配置する複数の成型工具7は、図8に示すように連続して配置しても良いし、図9に示すように間隔をおいて配置しても良い。そして、これらの組み合わせ効果により、凝固スラグ5を破砕した場合に狙いとする粒度分布のスラグ骨材を採取できるような凹凸形状を凝固スラグ5に付与することができる。
Here, the shape of the convex raised portion A of the
そして、本実施の形態では、図8および9に示すように、粗粒B1を採取する鋳型21の水平方向の位置と細粒B2を採取する鋳型21の水平方向の位置とを、鋳型21の凸状隆起部Aの形状から予め決めておき、凸状隆起部Aの直上のスラグの上面に対して細粒B2を採取するように成形ロール22で凹凸を成形する。すなわち、鋳型21でのスラグの凝固厚が薄くなる位置ほど、成形ロール22により付与する凹凸形状の間隔を小さくするよう成形工具7の間隔Xを小さくする。これにより、凝固スラグ5から得られるスラグ骨材の粗粒から細粒までの粒径分布の制御を上下両面から行うことができる。
In this embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, the horizontal position of the
以上、説明したように、本実施の形態の凝固スラグの形状制御装置および形状制御方法によれば、スラグの凝固厚を必要以上に厚くすることなく、また、上面および下面に対してそれぞれ異なる形状の凹凸形状を付与することで、鋳型の熱負荷を抑えながら、スラグ骨材の形状および粒度分布を直接的に造り込むことができる。そのため、スラグの凝固厚を必要以上に厚くすることなく、破砕後に適正な形状および粒度分布を有するスラグ骨材が得られるような形状に凝固させたスラグを低コストで得ることができ、スラグ骨材の歩留り改善および破砕コスト低減の2つの観点から好ましい。 As described above, according to the solidification slag shape control device and shape control method of the present embodiment, the solidification thickness of the slag does not increase more than necessary, and the shapes different from each other on the upper surface and the lower surface. By providing the uneven shape, it is possible to directly build the shape and particle size distribution of the slag aggregate while suppressing the thermal load of the mold. Therefore, the slag can be obtained at low cost by solidifying the slag into such a shape that a slag aggregate having an appropriate shape and particle size distribution can be obtained after crushing without increasing the solidification thickness of the slag more than necessary. It is preferable from the two viewpoints of improving the yield of the material and reducing the crushing cost.
なお、鋳型21は、金属製のもの、内面キャスタブル施工など、複層化して耐熱・断熱仕様とした構造のものなどが適用可能である。また、スラグの上面に凹凸形状を付与する成形手段は、成形ロール22に限らず、例えばプレス状に上下昇降する加工方式や、自重で押し付け成形を行う方式の成形工具などでもよい。その場合、成形手段の凹凸形状は、鋳型21でのスラグの凝固厚が薄くなる位置ほど凹凸形状の間隔Xが小さくなるように配置される。
The
また、上記実施の形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、仕様などに応じて種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは上記記載から自明である。 The above embodiments are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited thereto, and various modifications according to the specifications are within the scope of the present invention. It is obvious from the above description that various other embodiments are possible within the scope of the present invention.
1 形状制御装置
2 鋳滓機
21 鋳型
22 成形ロール
3 溶融スラグ
4 供給装置
5 凝固スラグ
6 熱回収装置
7 成型工具
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