KR101587371B1

KR101587371B1 - 응고 슬래그 제조 장치, 콘크리트용 조골재의 제조 장치, 응고 슬래그 제조 방법 및 콘크리트용 조골재의 제조 방법

Info

Publication number: KR101587371B1
Application number: KR1020147022557A
Authority: KR
Inventors: 유키 하기오; 히로유키 도보; 야스타카 다
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2013-02-13
Publication date: 2016-01-20
Also published as: TW201403015A; CN104114969B; WO2013122074A1; JP5413542B1; JPWO2013122074A1; TWI512257B; KR20140112080A; CN104114969A

Abstract

본 발명에 관련된 응고 슬래그 제조 장치 (1) 는, 용융 슬래그 (3) 가 흘려 넣어지는 요함부 (5a) 를 갖는 복수의 금속제의 주형 (5) 을 갖고, 요함부 (5a) 에 흘려 넣어진 용융 슬래그 (3) 를 응고시켜 응고 슬래그 (18) 를 제조하는 응고 슬래그 제조 장치로서, 복수의 주형 (5) 을 근접시켜 지지한 상태로 수평 방향으로 주회 이동시키는 주회 이동 기구 (7) 를 구비하고, 주회 이동 기구 (7) 는, 주회 방향으로 순서대로, 흘려 넣어진 용융 슬래그 (3) 를 요함부 (5a) 에 유지한 상태로 주형 (5) 을 주회 방향으로 이동시키고, 요함부 (5a) 에 유지한 용융 슬래그 (3) 를 공랭시켜 응고시키는 공랭 이동부 (9) 와, 주형 (5) 을 요함부 (5a) 가 하방을 향하도록 반전시켜 응고 슬래그 (18) 를 배출하는 반전 배출부 (11) 와, 반전된 주형 (5) 을 반전된 상태인 채로 이동시키는 반전 이동부 (13) 와, 반전 상태에 있는 주형 (5) 을 요함부 (5a) 가 상방을 향하도록 재반전시키는 재반전부 (15) 를 구비한다.

Description

응고 슬래그 제조 장치, 콘크리트용 조골재의 제조 장치, 응고 슬래그 제조 방법 및 콘크리트용 조골재의 제조 방법{DEVICE FOR MANUFACTURING SOLIDIFIED SLAG, DEVICE FOR MANUFACTURING COARSE AGGREGATE FOR CONCRETE, METHOD FOR MANUFACTURING SOLIDIFIED SLAG, AND METHOD FOR MANUFACTURING COARSE AGGREGATE FOR CONCRETE}

본 발명은, 용융 상태의 슬래그 (이하, 용융 슬래그라고 한다) 를 응고시켜, 응고 상태의 슬래그 (이하, 응고 슬래그라고 한다) 를 제조하는 응고 슬래그 제조 장치, 상기 응고 슬래그 제조 장치를 구비하는 콘크리트용 조골재의 제조 장치, 상기 응고 슬래그 제조 장치를 사용한 응고 슬래그 제조 방법 및 콘크리트용 조골재의 제조 방법에 관한 것이다.

금속의 정련 공정 등에서 발생하는 용융 슬래그를 응고시키는 데에는, 고압의 냉각수를 용융 슬래그에 분사하여 급랭시키는 방법, 혹은 용융 슬래그를 드라이 피트나 슬래그 야드에 방치하여 대기 중에서 서랭시키는 방법이 널리 사용되고 있다.

용융 슬래그를 급랭시키면, 고압의 냉각수를 대량으로 분사하기 때문에, 다수의 기공을 갖는 입경 5 ㎜ 이하의 모래 모양의 응고 슬래그 (이른바 수쇄 (水碎) 슬래그) 가 된다. 한편, 용융 슬래그를 드라이 피트에 흘려 서랭시키면, 두께가 수 m 가 되고, 이것을 파쇄하여 괴상의 응고 슬래그 (이른바 서랭 슬래그) 로 한다.

최근, 응고 슬래그의 재이용에 수반하여, 자갈 등을 대신하는 콘크리트용 조골재에 응고 슬래그의 적용이 도모되고 있다. 응고 슬래그를 콘크리트용 조골재에 적용하는 데에는, 슬래그 중의 기공을 저감시키고, 슬래그 입경의 최대값을 20 ㎜ 정도로 조정할 필요가 있다. 따라서, 수쇄 슬래그는, 현상황 그대로는, 기공이 많고 입경이 작기 때문에, 콘크리트용 조골재에는 적용할 수 없으며, 한편, 서랭 슬래그는, 수 m 의 크기의 덩어리를 20 ㎜ 정도의 입경으로 파쇄하는 시간이 많이 걸려 효율적이지 않다.

그래서, 콘크리트용 조골재로서, 기공이 적고 파쇄가 용이한 응고 슬래그를 얻기 위하여, 비교적 작은 주형을 사용하여 용융 슬래그를 응고시키는 기술이 다양하게 제안되어 있다. 작은 주형 중에서 슬래그를 응고시키면, 수쇄 슬래그보다 크고, 또한 서랭 슬래그보다 작은 사이즈를 용이하게 얻을 수 있고, 서랭 슬래그보다 파쇄 시간을 단축할 수 있어서 20 ㎜ 정도의 원하는 응고 슬래그를 용이하게 얻을 수 있다.

이와 같은 작은 주형을 사용하여 응고 슬래그를 제조하는 장치로는, 예를 들어 특허문헌 1 에 개시된 슬래그의 연속 응고 장치가 있다.

특허문헌 1 에 개시된 슬래그의 연속 응고 장치는, 복수 개의 금속제 주형을 무단상 (無端狀) 으로 연결하여 직선상 일방향으로 이동시키면서, 용융 슬래그를 주형에 흘려 넣어 응고시키고, 응고 슬래그를 주형으로부터 연속적으로 배출한다는 것이다.

또, 작은 주형을 사용하여 응고 슬래그를 제조하는 다른 예로서, 예를 들어 특허문헌 2 에 기재된 철야금 찌꺼기의 처리 장치가 있다. 특허문헌 2 의 철야금 찌꺼기의 처리 장치는, 회전 테이블을 사용한 것으로서, 개개의 주조 용기 내의 주조면을 항상 수평 위치에 유지하면서 주조 용기가 곡선의 궤도 상을 연속적으로 수평 이동하고, 복수 회 주회 (周回) 하여, 1 주 (周) 당 얇게 슬래그를 응고시키고, 복수 회의 주회에 의해 두껍게 슬래그를 적층시키는 것이다 (특허문헌 2 의 제 2 페이지 우측 상란 참조).

일본 공개특허공보 2003-207281호 일본 공개특허공보 소53-32828호

특허문헌 1 에 기재된 슬래그의 연속 응고 장치는, 복수의 주형을 무단상으로 연결하고, 무단상의 일단측에 있는 주형에 용융 슬래그를 흘려 넣은 후, 무단상의 타단까지 직선적으로 이동시키고, 상기 타단에서 주형을 반전시켜 응고 슬래그를 주형으로부터 배출하고, 반전 상태에 있는 주형을 상기 일단측까지 직선적으로 이동시켜 되돌린다는 것이다.

상기와 같은 복수의 주형을 직선적으로 무단상으로 연결하는 장치에서는, 가는 행정과 돌아오는 행정이 동일한 길이가 되기 때문에, 주형에 용융 슬래그를 흘려 넣어 이동시키는 (가는 행정) 시간과, 응고 슬래그를 배출하여 빈 상태로 주형을 이동시키는 (돌아오는 행정) 시간이 동일해진다. 주형에 용융 슬래그를 흘려 넣고 이동시키는 시간은, 용융 슬래그를 응고시키는 데에 필요한 시간이 되기 때문에, 이 시간을 기준으로 하여 주형의 연결 개수나 이동 속도가 결정되게 된다. 이 때문에, 주형을 반전시킨 후의 이동 시간에는 낭비가 생기게 된다.

특허문헌 2 에 기재된 철야금 찌꺼기의 처리 장치는, 주조 용기 (주형) 를 항상 수평 상태로 이동시키는 것으로, 용재 (溶滓) 를 조기에 응고시키기 위하여 1 회 주회할 때의 주조층의 두께를 얇게 하고, 주조 용기를 복수 회 주회시키고 주조층을 다층으로 적층시켜 원하는 두께의 주조층을 얻는 장치이다. 따라서, 원하는 두께가 된 괴재 (塊滓) 를 배출하는 것 이외에는, 주조 용기의 오목부를 항상 위를 향하게 한 상태로, 복수 회의 주회 사이를 수평 이동시킬 필요가 있고, 또 용재를 주입한 주조층을 조기에 응고시키기 위하여 공기 또는 증기를 용재의 위에서부터 분사하고 있다. 또, 주조 용기의 냉각에 대해서는 일절 기재가 없으며, 주조 용기로부터 괴재를 배출한 후, 주조 용기는 그대로의 상태로 용재를 흘려 넣고 있다고 생각된다.

따라서, 특허문헌 2 의 방법 및 장치를 채용하면, 복수 회의 주회에 시간이 걸려, 효율적으로 응고 괴재를 얻는 것이 어려운 문제가 있다. 또, 특허문헌 2 에서는, 용재에 공기 또는 증기를 분사하고 있기 때문에, 용재에 기공이 생기기 쉽다.

또한, 복수 회의 주회를 필요로 하고, 그 사이 주조 용기는 전혀 강제 냉각되지 않기 때문에, 주조 용기가 고온의 용재의 열에 의해 변형되어 장치의 연속 회전이 불능이 되는 문제가 많이 발생한다. 또한, 특허문헌 2 의 도 1 에 나타내는 바와 같이 응고된 괴재를 주회 방향의 직경 방향으로 경동 (傾動) 시켜 주조 용기로부터 배출시키기 때문에, 주회 중심에 대하여 중심이 어긋나 회전 장치 전체의 밸런스가 무너지기 쉬워, 안정적으로 응고 괴재를 얻는 것이 어려워 문제였다.

본 발명은, 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 기공이 적고, 파쇄에 의해 20 ㎜ 정도의 입경으로 조정하기 쉬운 응고 슬래그를 효율적으로 얻을 수 있는 응고 슬래그 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 상기 응고 슬래그 제조 장치를 구비하는 콘크리트용 조골재의 제조 장치, 상기 응고 슬래그 제조 장치를 사용한 응고 슬래그 제조 방법 및 콘크리트용 조골재의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

(1) 용융 슬래그가 흘려 넣어지는 요함부 (凹陷部) 를 갖는 복수의 금속제의 주형을 갖고, 상기 요함부에 흘려 넣어진 용융 슬래그를 응고시켜 응고 슬래그를 제조하는 응고 슬래그 제조 장치로서, 상기 복수의 주형을 근접시켜 지지한 상태로 수평 방향으로 주회 이동시키는 주회 이동 기구를 구비하고, 상기 주회 이동 기구는, 주회 방향으로 순서대로, 흘려 넣어진 용융 슬래그를 상기 요함부에 유지한 상태로 상기 주형을 주회 방향으로 이동시키고, 상기 요함부에 유지한 용융 슬래그를 공랭시켜 응고시키는 공랭 이동부와, 상기 주형을 상기 요함부가 하방을 향하도록 반전시켜 응고 슬래그를 배출하는 반전 배출부와, 반전된 상기 주형을 반전된 상태인 채로 이동시키는 반전 이동부와, 반전 상태에 있는 상기 주형을 상기 요함부가 상방을 향하도록 재반전시키는 재반전부를 구비하는 응고 슬래그 제조 장치.

(2) 상기 공랭 이동부가 차지하는 길이 (각도) 를, 상기 주회 이동 기구의 주회 궤도 전체 길이 (전체 각도 360 도) 의 1/2 (180 도) 초과, 3/4 (270 도) 미만으로 하는, 상기 (1) 에 기재된 응고 슬래그 제조 장치.

(3) 상기 반전 배출부는, 상기 주형을 주회 방향을 향하여 회전시킴으로써 상기 주형을 반전시키는, 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 응고 슬래그 제조 장치.

(4) 상기 반전 이동부는, 반전 상태의 상기 주형의 상하 양면에 냉매를 분사하여 냉각시키는 냉각 장치를 구비하는, 상기 (1) ∼ (3) 중 어느 하나에 기재된 응고 슬래그 제조 장치.

(5) 상기 냉각 장치는, 상기 주형의 배면의 표면 온도를 300 ℃ 이하로 하도록 상기 주형을 냉각시키는, 상기 (4) 에 기재된 응고 슬래그 제조 장치.

(6) 상기 (1) ∼ (5) 중 어느 하나에 기재된 응고 슬래그 제조 장치와, 상기 응고 슬래그 제조 장치에 의해 제조된 응고 슬래그를 파쇄하는 충격 파쇄 장치와, 상기 충격 파쇄 장치에 의해 파쇄된 응고 슬래그를 분급하는 분급 장치를 구비하는 콘크리트용 조골재의 제조 장치.

(7) 상기 (1) ∼ (5) 중 어느 하나에 기재된 응고 슬래그 제조 장치를 사용하여 응고 슬래그를 제조하는 응고 슬래그 제조 방법으로서, 상기 주형의 상기 요함부에 용융 슬래그를 흘려 넣고, 상기 요함부에 용융 슬래그가 흘려 넣어진 상기 주형을 주회 이동시키면서, 상기 요함부에 흘려 넣어진 용융 슬래그를 공랭시키고, 상기 주형을 반전시켜 20 ∼ 40 ㎜ 의 두께의 판상으로 응고된 응고 슬래그를 배출하는, 응고 슬래그 제조 방법.

(8) 상기 (7) 에 기재된 응고 슬래그 제조 방법에 의해 제조된 응고 슬래그를 파쇄하고, 파쇄된 응고 슬래그를 5 ∼ 20 ㎜ 로 분급하는, 콘크리트용 조골재의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 기공이 적고, 파쇄에 의해 20 ㎜ 정도의 입경으로 조정하기 쉬운 응고 슬래그를 효율적으로 얻을 수 있는 응고 슬래그 제조 장치를 제공할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 상기 응고 슬래그 제조 장치를 구비하는 콘크리트용 조골재의 제조 장치, 상기 응고 슬래그 제조 장치를 사용한 응고 슬래그 제조 방법 및 콘크리트용 조골재의 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 응고 슬래그 제조 장치의 전체 구성을 모식적으로 나타내는 모식도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 응고 슬래그 제조 장치의 주형의 설명도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 응고 슬래그 제조 장치에 있어서의 주회 이동 기구의 각 부의 배치를 설명하는 설명도이다.

본 발명의 일 실시형태에 관련된 응고 슬래그 제조 장치 (1) (도 1 참조) 는, 용융 슬래그 (3) 가 흘려 넣어지는 요함부 (5a) (도 2 참조) 를 갖는 복수의 금속제의 주형 (5) 을 갖고, 요함부 (5a) 에 흘려 넣어진 용융 슬래그 (3) 를 응고시켜 응고 슬래그 (18) 를 제조하는 응고 슬래그 제조 장치로서, 복수의 주형 (5) 을 근접시켜 지지한 상태로 수평 방향으로 주회 이동시키는 주회 이동 기구 (7) 를 구비한다.

주회 이동 기구 (7) 는, 주회 방향으로 순서대로, 흘려 넣어진 용융 슬래그 (3) 를 요함부 (5a) 에 유지한 상태로 주형 (5) 을 주회 방향으로 이동시키고, 요함부 (5a) 에 유지한 용융 슬래그 (3) 를 공랭시켜 응고시키는 공랭 이동부 (9) 와, 주형 (5) 을 그 요함부 (5a) 가 하방을 향하도록 반전시켜 응고 슬래그 (18) 를 배출하는 반전 배출부 (11) 와, 반전된 주형 (5) 을 반전된 상태인 채로 이동시키는 반전 이동부 (13) 와, 반전 상태에 있는 주형 (5) 을 요함부 (5a) 가 상방을 향하도록 재반전시키는 재반전부 (15) 를 구비하는 것으로, 필요에 따라, 재반전시킨 주형 (5) 을 용융 슬래그 (3) 가 흘려 넣어지는 부위까지 이동시키는 재반전 이동부 (17) 를 구비한다.

응고 슬래그 제조 장치 (1) 에 의하면, 주형 (5) 이 응고 슬래그 제조 장치 (1) 를 1 주하는 동안에, 요함부 (5a) 에 용융 슬래그 (3) 를 흘려 넣어 응고 슬래그를 제조하고, 1 주마다의 조작을 주회시켜 연속적으로 실시할 수 있다.

또한, 응고 슬래그 제조 장치 (1) 에는, 주형 (5) 에 용융 슬래그 (3) 를 흘려 넣기 쉽도록, 홈통 (20) 을 설치하면 된다.

이하, 각 구성을 상세하게 설명한다.

＜주형＞

주형 (5) 은, 용융 슬래그 (3) 가 흘려 넣어지는 바닥이 얕은 요함부 (5a) 를 갖고 있다. 보다 상세하게는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 주형 (5) 은, 대략 사다리꼴 형상의 요함부 (5a) 를 갖는 금속제 용기가 좋다. 본 실시형태의 주형 (5) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 복수의 주형 (5) 이 원주를 형성하도록 근접시켜 배치된다. 그 때문에, 원주상으로 효율적으로 배치되도록 외주측이 되는 변부가 밑변, 내주측이 되는 변부가 윗변이 되는 대략 사다리꼴을 하고 있다.

또한, 이 예에서는, 주형 (5) 을 원주상으로 배치하기 위하여, 주형 (5) 의 형상을 평면에서 보아 대략 사다리꼴이 되도록 하고 있지만, 주회 궤도의 형상에 맞추어 효율적인 배치를 할 수 있는 형상으로 설정하면 된다. 예를 들어, 주회 궤도가 사각형상이면, 주형 (5) 은 사각형이 바람직하다.

주형 (5) 의 내벽은 바닥으로부터 위를 향하여 외측으로 경사지는 경사면 (5b) 을 가지면 된다. 이것은, 주형 (5) 을 반전시켰을 때에 응고 슬래그가 이형되기 쉽도록 하기 위함이다.

또, 주형 (5) 에는, 용융 슬래그 (3) 를 흘려 넣을 때에, 인접하는 주형 (5) 의 간극에 용융 슬래그 (3) 가 낙하하는 것을 방지하기 위한 슬래그 낙하 방지 부위 (5c) 를 형성하면 된다 (도 2 참조).

주형 (5) 의 재질은, 주강 또는 스테인리스강 등의 내열성이 우수한 금속으로 이루어진다. 또, 주형 (5) 의 두께는, 예를 들어 40 ㎜ 정도가 좋다. 주형 (5) 의 두께가 지나치게 얇으면 고온의 슬래그의 열에 의해 변형되기 쉬워져, 반송에 지장을 초래하게 되기 때문에, 적어도 20 ㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 반대로, 지나치게 두꺼워지면, 중량이 증가하여 반송이나 반전에 지장을 초래하기 쉽기 때문에, 80 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 후술하는 바와 같이 응고 슬래그를 콘크리트용 조골재로서 사용하는 경우, 응고 슬래그의 두께는 20 ∼ 40 ㎜ 가 바람직하다. 이와 같은 응고 두께의 응고 슬래그를 제조하는 데에는, 주형 (5) 의 요함부 (5a) 의 깊이는, 응고 두께의 3 ∼ 5 배 정도인 60 ∼ 200 ㎜ 정도가 바람직하다. 응고 두께의 3 ∼ 5 배 정도의 깊이가 있으면, 용융 슬래그의 유량이 변동된 경우에도, 주형으로부터 용융 슬래그가 흘러넘치지 않는다.

＜주회 이동 기구＞

주회 이동 기구 (7) 는, 복수의 주형 (5) 을 근접 상태로 원주상으로 지지하여 주회 이동시키는 것이다. 주형 (5) 을 지지하는 지지 기구는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 주형 (5) 의 외주측 및 내주측에 축부 및 차륜을 형성하고, 상기 차륜을 주회 방향으로 연장되는 레일 상에 지지하여, 차륜을 구동 기구에 의해 소정의 속도로 회전시키도록 하면 된다.

주회 이동 기구 (7) 는, 주형 (5) 이 응고 슬래그 제조 장치 (1) 를 1 주하는 동안에, 도 1 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 주회 방향으로 순서대로, 공랭 이동부 (9) 와, 반전 배출부 (11) 와, 반전 이동부 (13) 와, 재반전부 (15) 와, 필요에 따라 재반전 이동부 (17) 를 구비하고 있다.

이하, 주회 이동 기구 (7) 의 각 부를 상세하게 설명한다.

《공랭 이동부》

공랭 이동부 (9) 는, 흘려 넣어진 용융 슬래그 (3) 를 요함부 (5a) 에 유지한 상태로 주형 (5) 을 주회 방향으로 이동시키고 용융 슬래그 (3) 를 공랭시켜 응고시키는 부위이다.

공랭 이동부 (9) 는, 흘려 넣어진 용융 슬래그 (3) 가 공랭되어 소정의 응고 상태가 될 때까지의 시간이 필요시되지만, 본 실시형태의 주회 이동 기구 (7) 는, 주형 (5) 을 수평 방향으로 주회 이동시키도록 하고 있기 때문에, 주형 (5) 을 직선적으로 무단상으로 연결하는 경우와 같이, 주회 이동의 절반의 행정이 용융 슬래그 응고를 위한 공랭 이동부 (9) 가 된다는 제약이 없다.

그 때문에, 공랭 이동부 (9) 에 계속되는 반전 배출부 (11) 등의 각 부에 필요시되는 주회 방향 길이를 제외한 길이를 공랭 이동부 (9) 에 할당하는 것도 가능해진다. 이것에 의해, 주회 행정 중에 쓸모없는 시간이 발생하지 않도록 할 수 있다.

또한, 공랭 이동부 (9) 에서는, 슬래그에 살수하여 냉각시키면 다공질로 응고되어 고화된 슬래그의 강도가 저하되기 때문에, 살수를 금지하고 있다.

또, 공랭 이동부 (9) 가 차지하는 길이 (각도) 는, 주회 궤도 전체 길이 (전체 각도 360 도) 에서 차지하는 비율의 1/2 (180 도) 초과, 3/4 (270 도) 미만으로 하면 된다.

《반전 배출부》

반전 배출부 (11) 는, 주형 (5) 을 그 요함부 (5a) 가 하방을 향하도록 반전시키고, 공랭 이동부 (9) 에서 응고된 응고 슬래그 (18) 를 배출하는 부위이다.

반전 배출부 (11) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 공랭 이동부 (9) 다음에 배치되는 것으로, 배출되는 응고 슬래그 (18) 를 수용하는 피트 (19) 가 주회하는 주형 (5) 의 하방에 형성되어 있다.

주형 (5) 을 반전시키는 기구는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 상기의 주회 이동 기구 (7) 의 설명에서 서술한 바와 같이, 주형 (5) 을 레일 상에 차륜을 개재하여 축지지할 때에 회전 가능하도록 지지하고, 또한 공랭 이동부 (9) 에서는 주형 (5) 이 회전하지 않도록 주형 (5) 의 자세를 유지하는 유지부를 형성해 두고, 계속해서, 반전 배출부 (11) 에 주형 (5) 이 왔을 때에, 주형 (5) 의 자세가 반전되도록 가이드하는 가이드부를 형성하도록 하면 된다.

또한, 주형 (5) 의 반전 방향은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 주회 방향을 향하여 회전시켜 반전시키는 방향이 바람직하다. 주형 (5) 을 주회 방향으로 회전시켜 반전시키도록 하면, 예를 들어 특허문헌 2 의 주형 (5) 을 주회 방향의 직경 방향으로 경동시키는 경우와 같은 주회 중심에 대하여 중심이 어긋나 회전 장치 전체의 밸런스가 무너진다는 문제가 없다. 주형 (5) 의 주회 방향의 회전은 순전 또는 역전 중 어느 것이어도 된다.

《반전 이동부》

반전 이동부 (13) 는, 반전 배출부 (11) 에서 반전되어 응고 슬래그를 배출한 주형 (5) 을 반전된 상태인 채로 이동시키는 부위이다. 반전 이동부 (13) 에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 주형 (5) 의 상측 및 하측으로부터 냉매를 분사하여 주형 (5) 을 냉각시키는 냉각 장치 (21) 를 형성하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 상측 및 하측으로부터, 노즐 등을 사용하여 냉각수나 미스트나 냉각 가스를 반전시킨 주형 (5) 에 분사하면 되지만, 효율적으로 단시간에 냉각시키는 데에는, 냉각수를 상하 쌍방으로부터 분사하여 급랭시키는 것이 좋다.

본 실시형태에서는 주형 (5) 을 반전시켜 요함부 (5a) 를 하방으로 한 상태로 냉각시키기 때문에, 냉각수가 자연 낙하하여, 주형 (5) 의 내부에 물이 그대로 잔류되지 않는다. 따라서, 주형 (5) 내에 냉각수가 잔류된 경우와 같이, 재반전 후의 주형에 다시 용융 슬래그를 흘려 넣을 때, 응고된 슬래그에 기공이 다수 발생하여 콘크리트용 조골재로서 적용할 수 없게 된다는 문제는 없어진다. 또, 수증기 폭발을 일으킬 위험성 문제도 완전히 없어져, 품질이 좋은 응고 슬래그 (18) 를 안전하게 제조할 수 있다.

또한, 주형 (5) 을 상측 및 하측의 양면으로부터 냉각시킴으로써, 편측만으로부터의 냉각과 비교하면 냉각 시간을 짧게 할 수 있고, 이 때문에 전체 주회 길이에 대한 주형 냉각의 반전 이동부 (13) 의 길이를 짧게 하여, 그 만큼을 슬래그 응고를 위한 공랭 이동부 (9) 의 길이를 길게 할 수 있어, 공랭 이동부 (9) 의 길이를, 주회 궤도 전체 길이의 1/2 초과로 할 수 있는 것이다.

전술한 바와 같이, 공랭 이동부 (9) 의 길이는 용융 슬래그 (3) 가 소정의 상태로 응고되기 위한 시간을 확보할 필요가 있기 때문에, 소정의 길이가 필요해지지만, 그 이외의 주회 길이에 있어서의 각 부위의 길이 비율을 줄일 수 있다는 것은, 장치 전체를 소형화할 수 있게 된다. 그 의미에서, 주형 (5) 을 상하 양면으로부터 냉각시키는 것은, 장치 전체의 소형화에 크게 기여한다.

또, 주형 (5) 을 상하 양면으로부터 냉각시킴으로써, 주형 (5) 을 남김없이 냉각시킬 수 있기 때문에, 냉각에 의한 열수축으로 주형 (5) 이 변형되는 것을 방지할 수 있다는 우수한 효과도 있다. 주형 (5) 의 변형은 주회 이동이나 반전에 있어서 안정적으로 이들 동작을 실시하는 데에 있어서 중요한 문제가 되기 때문에, 주형 (5) 의 충분한 냉각은 본 장치 가동의 요점이다.

또한, 상기 서술한 바와 같이 주형 (5) 의 냉각은 상측 및 하측의 양면으로부터 실시하는 것이 바람직하지만, 본 발명에서는, 상측만, 혹은 하측만으로부터의 편측 냉각을 배제하는 것은 아니다.

《재반전부》

재반전부 (15) 는, 반전 이동부 (13) 를 이동한 반전 상태에 있는 주형 (5) 을 요함부 (5a) 가 상방을 향하도록 재반전시키는 부위이다. 재반전부 (15) 는, 반전 이동부 (13) 이후로서, 주형 (5) 의 요함부 (5a) 에 냉각수가 잔류되지 않는 상태 이후에 형성하는 것이 바람직하다.

요컨대, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 냉각 장치 (21) 에 의해 냉각시킨 후, 소정의 거리만큼 반전 이동시키고, 그 후에 재반전시키도록 하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 냉각 후에 소정 거리만큼 반전 이동시킴으로써, 반전 이동 중에 냉각시에 잔류된 수분이, 일부는 주형 (5) 으로부터 자연 낙하하고, 일부는 고온의 응고 슬래그를 배출한 주형 (5) 의 잔류열에 의해 증발되어, 완전히 제거되기 때문이다.

또한, 주형 (5) 을 재반전시키는 기구는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 상기 서술한 반전 배출부 (11) 와 동일한 기구를 채용할 수 있다. 또, 주형 (5) 의 재반전 방향에 대해서도, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 반전 배출부 (11) 와 동일하게, 주회 방향을 향하여 회전시켜 재반전시키도록 하는 것이 바람직하다. 또, 주형 (5) 의 주회 방향의 회전은, 순전 혹은 역전 중 어느 것이어도 된다.

《재반전 이동부》

재반전 이동부 (17) 는, 재반전시킨 주형 (5) 을 용융 슬래그 (3) 가 흘려 넣어지는 부위까지 이동시키는 부위이다.

또한, 재반전부 (15) 에서 주형 (5) 을 재반전시킨 직후에 용융 슬래그 (3) 를 흘려 넣도록 하는 것이면, 재반전 이동부 (17) 는 형성하지 않아도 된다.

이상과 같이 구성된 본 실시형태의 응고 슬래그 제조 장치 (1) 를 사용하여 응고 슬래그를 제조하는 방법의 일례를, 응고 슬래그 제조 장치 (1) 의 동작과 함께 설명한다.

주회 이동 기구 (7) 를 소정의 속도로 회전시키고, 용융 슬래그 유입 부위에서, 주회하고 있는 주형 (5) 에 용융 슬래그 (3) 를 흘려 넣고, 용융 슬래그 (3) 가 흘려 넣어진 주형 (5) 은 공랭 이동부 (9) 를 이동하여, 용융 슬래그 (3) 는 공랭되어 응고 슬래그가 된다.

반전 배출부 (11) 에 도착한 주형 (5) 은, 반전 배출부 (11) 에 있어서 주회 방향을 향하여 회전하여 반전되고, 응고 슬래그 (18) 가 피트 (19) 에 배출된다. 응고 슬래그 (18) 를 배출한 주형 (5) 은 반전 상태로 반전 이동부 (13) 를 이동하고, 상기 이동 도중에 있어서 냉각 장치 (21) 에 의해 냉각된다.

반전 이동부 (13) 를 통과한 주형 (5) 은 재반전부 (15) 에 있어서 둘레 방향을 향하여 회전하여 요함부 (5a) 가 상방을 향하도록 재반전된다. 재반전된 주형 (5) 에는 재반전 직후 또는 재반전 이동부 (17) 를 이동한 후, 다시 슬래그 유입부에서 용융 슬래그 (3) 가 흘려 넣어진다.

이상과 같이, 본 실시형태에 있어서는, 응고 슬래그 제조 장치 (1) 가, 복수의 주형 (5) 을 근접시켜 지지한 상태로 수평 방향으로 주회 이동시키는 주회 이동 기구 (7) 를 구비하고, 주회 이동 기구 (7) 가, 용융 슬래그 (3) 를 공랭시켜 응고시키는 공랭 이동부 (9) 와, 주형 (5) 을 그 요함부 (5a) 가 하방을 향하도록 반전시켜 응고 슬래그 (18) 를 배출하는 반전 배출부 (11) 와, 반전된 주형 (5) 을 반전된 상태인 채로 이동시키는 반전 이동부 (13) 와, 반전 상태에 있는 주형 (5) 을 요함부 (5a) 가 상방을 향하도록 재반전시키는 재반전부 (15) 를 구비한다. 이것에 의해, 주형을 직선적으로 무단상으로 연결하는 종래예와 같이 슬래그 응고의 공랭 행정의 필요 길이에 의해 장치의 전체 둘레 길이가 한정되지 않고, 공랭 이동부 (9) 에 계속되는 반전 배출부 (11) 등의 각 부에 필요시되는 주회 방향 길이를 제외하고 공랭 이동부 (9) 의 길이에 할당하는 것이 가능해져, 주회 행정에 쓸모없는 시간이 발생하지 않는다.

또, 본 실시형태에서는, 반전 이동부 (13) 에 있어서 주형 (5) 을 상하 양면으로부터 냉각시키도록 하고 있기 때문에, 주형 (5) 을 효율적으로 냉각시킬 수 있고, 이것에 의해 반전 이동부 (13) 의 길이를 짧게 할 수 있고, 그 결과로서 주회 길이를 짧게 할 수 있어, 장치 전체를 콤팩트하게 할 수 있다.

또한, JIS A5011 콘크리트용 슬래그 골재 - 제 1 부 : 고로 슬래그 골재에 규정되는 고로 슬래그 조골재 2005 의 입경 범위의 것을 제조하기 위하여, 슬래그의 응고 두께는 20 ∼ 40 ㎜ 로 하는 것이 바람직하다.

응고 두께가 20 ㎜ 미만에서는, 파쇄 후의 입도 분포가 세립이 되어, 규격을 만족하기 어렵다.

한편, 응고 두께가 40 ㎜ 초과가 되면, 흡수율이 높아져 1.5 ％ 를 초과하기 쉬워지는 것, 및 20 ㎜ 이하로 하기 위하여 파쇄의 반복이 필요해지고 5 ㎜ 미만의 세립이 증가하여 수율이 저하되기 쉬운 것이 문제가 된다. 후술하는 바와 같이, 조골재의 흡수율로는 1 ％ 이하가 바람직하다.

또한, 상기 실시형태에서는, 응고 슬래그 제조 장치 (1) 에 대해 설명했지만, 이 응고 슬래그 제조 장치 (1) 에서 제조된 판상의 응고 슬래그를 분쇄하는 임팩트 크러셔 혹은 해머 크러셔 등의 충격 파쇄 장치와, 충격 파쇄 장치에서 파쇄된 응고 슬래그를 콘크리트용 조골재로서 사용할 수 있는 20 ∼ 5 ㎜ 로 분급하는 분급 장치를 사용하면 전체로서 콘크리트용 조골재의 제조 장치가 된다.

또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 도 1 에 나타낸 바와 같이 주회 방향을 시계 방향으로 하는 예를 나타냈지만, 본 발명에 있어서의 주회 방향은 이것에 한정되지 않으며, 공랭 이동부, 반전 배출부, 반전 이동부, 재반전부, 필요에 따라서는 재반전 이동부의 순서로 반시계 방향이어도 된다.

또, 주회의 형상에 대해서도, 원주상이 아니어도, 예를 들어 타원, 사각형 등이어도 된다.

실시예

본 실시형태의 응고 슬래그 제조 장치 (1) 에 의한 작용 효과에 대해, 구체적인 실시예에 기초하여 설명한다.

본 실시예에 있어서는, 주형 (5) 은 평면에서 보아 사다리꼴 형상의 주강제로, 그 두께를 45 ㎜ 로 하고, 사다리꼴 외경의 윗변 단변을 0.7 m, 사다리꼴 외경 밑변 단변의 길이를 1.0 m 로 하고, 사다리꼴 외경의 높이를 2.7 m 로 하였다. 또, 주형 (5) 의 요함부 (5a) 의 깊이를 100 ㎜ 로 하였다.

주회 이동 기구 (7) 는, 도 1 에 나타낸 것과 동일하고, 주회 반송하는 반송 속도는 주형 중심에서 14 m/min 으로 하였다.

슬래그 유입 부위에 있어서, 주형 (5) 에는, 1360 ℃ 이상 1410 ℃ 이하의 용융 상태의 고로 슬래그를 약 2 t/min 으로 유입시켰다.

용융 슬래그 (3) 가 흘려 넣어진 주형 (5) 은 공랭 이동부 (9) 를 약 120 초간 {공랭 이동부의 길이가 전체 둘레 2/3 (240 도)} 반송하고, 용융 슬래그 (3) 를 공랭에 의해 응고 슬래그로 하였다.

반전 배출부 (11) 에서는 실시형태에서 설명한 바와 같이, 주형 (5) 을, 그 지지축을 회전축으로 하여 주회 방향으로 회전시켜 반전시키고, 응고 슬래그 (18) 를 피트 (19) 에 낙하시켜 배출시켰다. 응고 슬래그 (18) 를 배출한 주형 (5) 을, 반전 이동부 (13) 를 반전 상태인 채로 이동시키고, 냉각 장치 (21) 가 설치되어 있는 부위에서 상하 양면으로부터 냉각수를 분사하여 급랭시켰다.

응고 슬래그 배출 직후의 반전 상태의 주형 (5) 은 응고 슬래그 (18) 에 접촉하고 있던 표면은 300 ℃ 초과의 고온 상태였지만, 반전시킨 채로 냉각수를 분사함으로써, 주형 (5) 의 표면 온도를 200 ℃ 이하의 온도로 급랭시킬 수 있었다.

냉각 후의 주형 (5) 은, 주형 (5) 의 요함부 (5a) 를 하방을 향하게 한 채로 반전 이동부 (13) 를 반송되고, 이 사이에 있어서 수랭시에 잔류된 수분이, 주형 (5) 으로부터 일부는 자연 낙하하고, 일부는 주형 (5) 의 잔류열에 의해 증발하여, 완전히 제거되었다.

또한, 주형의 온도는 슬래그를 반전시켜 낙하시키기 직전에 가장 높은 온도가 되지만, 그 때에 방사 온도계로 측정한 주형 배면 (반전시킨 주형의 상면, 즉 주형의 이면) 의 표면 온도가 300 ℃ 를 초과하면, 내력이 저하되어 주형 (5) 이 변형되는 경우가 있었기 때문에, 살수량, 살수 시간을 증가시켜 냉각수 분사에 의한 주형의 온도 저하를 크게 하고, 이것에 의해 주형 반전 직전의 주형 (5) 의 배면의 표면 온도를 300 ℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.

계속해서, 반전 상태의 주형 (5) 은, 재반전부 (15) 에 의해 재반전되어, 다시 원래의 요함부 (5a) 가 상방을 향한 상태로 되돌려졌다. 그 후, 되돌려진 주형에 다시 용융 슬래그를 흘려 넣었다. 이상의 공정을 1 회의 슬래그 레이들에 대하여 5 주 반복하여, 30 톤의 용융 슬래그를 연속해서 처리하였다.

반전된 주형으로부터 낙하한 슬래그를 피트 (19) 로부터 회수 후, 응고 두께를 측정하면 20 ∼ 30 ㎜ 이고, 평균 두께는 25 ㎜ 였다.

종래 실시되고 있던 드라이 피트에 용융 슬래그 (3) 를 흘려 수 m 의 두께가 되는 경우에 비해, 공랭이라도 냉각 속도는 커져, 응고 슬래그 (18) 는 기공이 적은 치밀한 결정질이 되어 있었다.

이상과 같이, 응고 슬래그 제조 장치 (1) 에 의하면, 기공의 함유율이 매우 낮은 치밀하고 고품질인 응고 슬래그 (18) 를 효율적으로 또한 연속적으로 얻을 수 있었다.

다음으로, 상기와 같이 하여 제조된 응고 슬래그를 콘크리트용 조골재로 하기 위하여, 판상의 응고 슬래그 10 t 을, 임팩트 크러셔를 사용하여 파쇄하였다. 그리고, 파쇄된 슬래그를 20 ㎜, 5 ㎜ 의 체로 분급하였다. 이것에 의해, 20 ∼ 5 ㎜ 의 콘크리트용 조골재를 제조할 수 있었다.

제조된 조골재의 흡수율을 측정하면 0.9 ％ 이고, 종래의 고로 슬래그 조골재의 흡수율인 3 ∼ 4 ％ 에 비해 현저하게 작고, 천연 골재와 동등한 것이 얻어졌다.

또한, 조골재의 흡수율로는 1 ％ 이하가 바람직하다.

1 : 응고 슬래그 제조 장치
3 : 용융 슬래그
5 : 주형
5a : 요함부
5b : 경사면
5c : 슬래그 낙하 방지 부위
7 : 주회 이동 기구
9 : 공랭 이동부
11 : 반전 배출부
13 : 반전 이동부
15 : 재반전부
17 : 재반전 이동부
18 : 응고 슬래그
19 : 피트
20 : 홈통
21 : 냉각 장치

Claims

용융 슬래그가 흘려 넣어지는 요함부를 갖는 복수의 금속제의 주형을 갖고, 상기 요함부에 흘려 넣어진 용융 슬래그를 응고시켜 응고 슬래그를 제조하는 응고 슬래그 제조 장치로서,
상기 복수의 주형을 근접시켜 지지한 상태로 수평 방향으로 주회 이동시키는 주회 이동 기구를 구비하고,
상기 주회 이동 기구는, 주회 방향으로 순서대로,
흘려 넣어진 용융 슬래그를 상기 요함부에 유지한 상태로 상기 주형을 주회 방향으로 이동시키고, 상기 요함부에 유지한 용융 슬래그를 공랭시켜 응고시키는 공랭 이동부와,
상기 주형을 상기 요함부가 하방을 향하도록 반전시켜 응고 슬래그를 배출하는 반전 배출부와,
반전된 상기 주형을 반전된 상태인 채로 이동시키는 반전 이동부와,
반전 상태에 있는 상기 주형을 상기 요함부가 상방을 향하도록 재반전시키는 재반전부를 구비하고,
상기 반전 배출부는, 상기 주형을 주회 방향을 향하여 회전시킴으로써 상기 주형을 반전시키고,
상기 반전 이동부는, 반전 상태의 상기 주형의 상하 양면에 냉매를 분사하여 냉각시키는 냉각 장치를 구비하는 응고 슬래그 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 공랭 이동부가 차지하는 길이 (각도) 를, 상기 주회 이동 기구의 주회 궤도 전체 길이 (전체 각도 360 도) 의 1/2 (180 도) 초과, 3/4 (270 도) 미만으로 하는 응고 슬래그 제조 장치.
삭제
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 냉각 장치는, 상기 주형의 배면의 표면 온도를 300 ℃ 이하로 하도록 상기 주형을 냉각시키는 응고 슬래그 제조 장치.
제 1 항에 기재된 응고 슬래그 제조 장치와,
상기 응고 슬래그 제조 장치에 의해 제조된 응고 슬래그를 파쇄하는 충격 파쇄 장치와,
상기 충격 파쇄 장치에 의해 파쇄된 응고 슬래그를 분급하는 분급 장치를 구비하는 콘크리트용 조골재의 제조 장치.
제 1 항에 기재된 응고 슬래그 제조 장치를 사용하여 응고 슬래그를 제조하는 응고 슬래그 제조 방법으로서,
상기 주형의 상기 요함부에 용융 슬래그를 흘려 넣고,
상기 요함부에 용융 슬래그가 흘려 넣어진 상기 주형을 주회 이동시키면서, 상기 요함부에 흘려 넣어진 용융 슬래그를 공랭시키고,
상기 주형을 반전시켜 20 ∼ 40 ㎜ 의 두께의 판상으로 응고된 응고 슬래그를 배출하는 응고 슬래그 제조 방법.
제 6 항에 기재된 응고 슬래그 제조 방법에 의해 제조된 응고 슬래그를 파쇄하고,
파쇄된 응고 슬래그를 5 ∼ 20 ㎜ 로 분급하는 콘크리트용 조골재의 제조 방법.
삭제