JP2000249315A - ガス切断火口及びガス切断火口の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】切断酸素ガスを噴射するノズルの形状の変化を
防止して切断性能を維持する。 【解決手段】火口を構成するスピンドルＡ，Ｂを、銅又
は銅合金からなるスピンドル部材10と、スピンドル部材
よりも高い硬度を持った例えばセラミックスからなるノ
ズル部材11とによって構成する。ノズル部材11の内部に
は、切断酸素を等速膨張させる曲線或いは等圧膨張させ
る曲線によって形成されたダイバーゼントノズル等のノ
ズル11ａを形成する。スピンドル部材10の先端にノズル
部材11を当接させて真空ろう付けすることで火口を製造
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス切断火口に関
し、特に、製造段階で或いは使用中に切断酸素を噴射す
るノズルの形状を維持することが出来るガス切断火口に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガス切断火口は、中心に形成されたノズ
ルの周囲に炭化水素系のガスと酸素ガスとの混合ガスを
燃焼させて火炎を形成し、この火炎によって鋼板に於け
る予定切断線上の点、或いは予定切断線の近傍の点を予
熱し、予熱部位に向けてノズルから切断酸素を噴射して
母材を燃焼させると共に溶融した母材及び酸化生成物を
排除して切断するものである。

【０００３】ガス切断火口のノズルとしては、切断酸素
を音速で噴射するストレートノズルと呼ばれるものと、
音速の数倍で噴射するダイバーゼントノズルと呼ばれる
ものが利用されている。前記ストレートノズルは切断酸
素の供給経路に於けるスロート部から同一の径を保持し
て端面に開口する単純な形状を持って形成され、切断酸
素は音速で噴射される。またダイバーゼントノズルは、
スロート部から複雑な曲線からなる末広がり状に形成さ
れて端面に開口しており、供給された切断酸素の圧力を
速度に変換しつつ噴射する。このため、噴射された切断
酸素は供給圧力の値に応じて音速を越して噴射される。

【０００４】ダイバーゼントノズルのスロート部の径と
開口部の径との比である拡がり率、及び曲線の形状は切
断酸素の供給圧力に対応して設定される。特に、ダイバ
ーゼントノズルでは、前記形状が変形すると目的の性能
を発揮しえないという問題が生じる。しかし、ガス切断
火口では使用中に溶融した母材や酸化生成物が飛散して
端面やノズルの内部に付着することがあり、これらの付
着物を落下させるように清掃することが行われる。この
清掃は、ノズル内にピアノ線を差し込んで付着物を落下
させるような操作を行うのが一般的であり、この清掃に
伴ってノズルが損傷し、目的の性能を発揮し得なくなる
という問題が生じていた。

【０００５】このため、特にノズルの形状が切断性能に
大きな影響を与えるダイバーゼントノズルでは、ノズル
部分を高い硬度を持った材料（例えばステンレス鋼）で
製造すると共に、該ノズル部分を嵌合するスピンドルを
比較的低い硬度を持った材料（例えば銅又は黄銅等）で
製造しておき、両者を機械的に結合して製造したガス切
断火口が提供されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】高い硬度を持ったノズ
ル部材と加工性の良い比較的低い硬度を持ったスピンド
ル部材を機械的に結合させる場合、冷間鍛造（スエージ
ング）かネジ込みによるのが一般的である。しかし、ス
エージングでは、ノズル部材及びスピンドル部材に対し
径方向に高い力が作用するため、ノズル部材及びスピン
ドル部材が変形する。スピンドル部材の変形は外周面を
切削することで大きな問題とはならない。しかし、ノズ
ル部材が変形した場合、該ノズル部材の内部に形成され
たノズルも変形し、形状の修正に時間がかかり、コスト
を押し上げる要因となるという問題がある。

【０００７】またノズル部材をスピンドル部材にネジ込
みしたような場合、両者の軸心を一致させることが困難
である。例えば、スピンドル部材の軸心とノズル部材の
軸心が一致しない火口を用いて数値制御方式、或いは光
学倣い方式の切断を実施した場合、切断された製品に寸
法誤差が生じることなるという問題がある。

【０００８】本発明の目的は、ノズルが変形することが
なく且つノズルとスピンドル部材の軸心を一致させるこ
とが容易なガス切断火口、及び該ガス切断火口の製造方
法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係るガス切断火口は、予熱した鋼板に向けて
切断酸素を噴射して切断するガス切断火口であって、銅
又は銅合金によって構成され中心に切断酸素を流通させ
る孔を形成したスピンドル部材と、前記スピンドル部材
を構成する材料よりも高い硬度を有し中心に切断酸素を
噴射するノズルを形成したノズル部材と、を有し、前記
スピンドル部材の先端部に前記ノズル部材をろう付けし
たものである。前記ノズルは切断酸素を等圧膨張させる
ダイバーゼントノズル、又は等速膨張させるダイバーゼ
ントノズルであることが好ましい。

【００１０】上記ガス切断火口（以下「火口」という）
では、スピンドル部材が銅又は銅合金によって形成さ
れ、ノズル部材がスピンドル部材の材料よりも高い硬度
を有するため、掃除等に伴うノズルの損傷を防止するこ
とが出来る。またスピンドル部材の先端部にノズル部材
をろう付けしたので、スピンドル部材及びノズル部材に
大きな力が作用することがなく、ノズルの形状が損なわ
れることがない。

【００１１】このため、切断酸素を等圧膨張させるダイ
バーゼントノズル又は等速膨張させるダイバーゼントノ
ズルとして形成されたノズルの能力を維持して良好な切
断性能を維持することが出来る。

【００１２】また本発明に係る火口の製造方法は、予熱
した鋼板に向けて切断酸素を噴射して切断する火口の製
造方法であって、銅又は銅合金によって構成され中心に
切断酸素を流通させる孔を形成したスピンドル部材の先
端部に前記スピンドル部材を構成する材料よりも高い硬
度を有し中心に切断酸素を噴射するノズルを形成したノ
ズル部材を当接すると共に、両者をろう付けして製造す
ることを特徴とするものである。

【００１３】上記火口の製造方法では、スピンドル部材
の先端にノズル部材を当接して真空ろう付けすること
で、両者を一体化させるに際し力を作用させることがな
い。このため、ノズルの形状を維持することが出来、且
つ両者の軸心を一致させて精度の良い火口を製造するこ
とが出来る。従って、火口の軸心の移動を制御する型切
断を実施する際に切断精度を向上することが出来る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、上記火口の好ましい実施形
態について図を用いて説明する。図１は火口の構成を説
明する図である。図２は第１実施例に係るスピンドルの
構成を説明する図である。図３は第１実施例に係るノズ
ル部材の構成を説明する図である。図４は第２実施例に
係るスピンドルの構成を説明する図である。図５は第２
実施例に係るノズル部材の構成を説明する図である。

【００１５】本発明に係る火口は、銅又は銅合金によっ
て形成したスピンドル部材の先端に、銅又は銅合金より
も硬い材料によって形成したノズル部材を当接させてろ
う付けにより一体化させたものであり、スピンドル部材
とノズル部材とを一体化するに当たって過大な力を作用
させることがなく、ノズル部材に形成されたノズルの形
状を良好な状態に維持することが可能である。

【００１６】先ず、火口の全体構成について図１により
概略的に説明する。図に示す火口は、異なる経路から供
給された炭化水素ガス或いは水素ガス等の燃料ガス（以
下「燃料ガス」という）と酸素ガスを内部で混合させて
噴出することで、予熱用の火炎を形成する構造を有して
おり、一般に中圧火口と呼ばれるものである。この火口
は、胴中１と、この胴中１に螺合され後述するように構
成されるスピンドルＡ，Ｂと、カバー２とによって構成
されている。

【００１７】胴中１には夫々異なる経路を経て供給され
た切断酸素ガス，予熱酸素ガス，燃料ガスの３種のガス
を分離するシート部１ａ〜１ｃとボス部が形成されてお
り、シート部１ａによって独立して形成された通路３に
切断酸素ガスが供給され、シート部１ａ，１ｂによって
独立して形成された通路４に燃料ガスを燃焼させる予熱
酸素ガスが供給され、シート部１ｂ，１ｃによって独立
して形成された通路５に燃料ガスが供給される。また予
熱酸素ガスの通路４と燃料ガスの通路５は胴中１の内部
で交差して混合し得るように構成されている。

【００１８】切断酸素ガスの通路３の胴中１のボス部１
ｄ側にはネジ６が形成されており、該ネジにスピンドル
Ａ或いはスピンドルＢが締結される。またカバー２はボ
ス部１ｄをガイドとして着脱可能に取り付けられ、該カ
バー２とスピンドルＡ，Ｂとによって構成された室７に
予熱酸素ガスと燃料ガスとの混合ガスが噴射され、スピ
ンドルＡ，Ｂの先端部の外周に形成されたスリット８を
通って大気中に噴射し、この状態で点火されて予熱用の
火炎が形成される。

【００１９】従って、上記火炎を形成して図示しない被
切断材を加熱し、その後、スピンドルＡ，Ｂから切断酸
素ガスを噴射しつつ火口を移動させることで、該火口の
移動経路に沿って切断することが可能である。

【００２０】次に、図２，図３により第１実施例に係る
スピンドルＡの構成について説明する。図に於いて、ス
ピンドルＡは、スピンドル部材10と、ノズル部材11とに
よって構成されており、スピンドル部材10の先端にノズ
ル部材11がろう付けされて構成されている。本実施例で
は、ノズル部材11は、スピンドル部材10の先端に形成さ
れた穴10ａに嵌合され、この状態でろう付けされてい
る。

【００２１】スピンドル部材10には、一方側の端部に胴
中１に形成したネジ６に螺合するネジ10ｂが形成される
と共に他方の端部にスリット８が形成され、更に、中心
に胴中１の通路３と連通して切断酸素ガスが流通する通
路10ｃが形成されている。このように、スピンドル部材
10には高い寸法精度を必要とするネジ10ｂやスリット８
が形成されるため、加工性の良い銅又は銅合金によって
形成されている。本実施例では、特に切削性の良い快削
黄銅を材料としている。

【００２２】ノズル部材11は、外径がスピンドル部材10
の先端に形成された穴10ａの内径に対応した値を有する
円筒状に形成され、内部にはスピンドル部材10に形成さ
れた通路10ｃと連通して供給された切断酸素ガスを良好
な状態で大気に噴射するノズル11ａが形成されている。

【００２３】ノズル部材11は、切断性能を維持するため
には、内部に形成されたノズル11ａの形状を維持するこ
とが必要である。即ち、使用に際して行われるノズル11
ａに対する清掃に関わらず、形状を維持し得ることが好
ましい。

【００２４】このため、ノズル部材11は、スピンドル部
材10を構成する銅又は銅合金よりも高い硬度を持った材
料によって構成される。このような材料、即ち、銅や銅
合金よりも高い硬度を持った材料としては種々のものが
ある。しかし、硬度が高くなるに従って加工性が阻害さ
れ、ノズル11ａを形成するのが困難になる。従って、ノ
ズル部材11を構成する材料としては、ノズル11ａの形成
が容易で且つスピンドル部材10よりも高い硬度を有する
ものが好ましい。

【００２５】上記の如く条件を持った材料としてセラミ
ックスがある。例えば、アルミナやジルコニア或いはシ
リカ等のセラミックス原料を練り上げ、この原料を目的
のノズル11ａの形状に形成した心金やロウを用いて成形
し、その後、夫々の原料に応じた温度で焼成すること
で、ノズル部材11を形成することが可能である。

【００２６】このように形成されたノズル部材11では、
高い硬度と耐熱性を有し、且つ切断中に溶融した鉄や酸
化鉄等が付着しても高い耐熱衝撃性を有するため、高温
に曝された場合にも変形量が小さく、且つ付着した鉄や
酸化鉄等を剥離するためにピアノ線等によってノズル11
ａを掃除した場合であっても、該ノズル11ａの形状を損
なうことがない。

【００２７】ノズル部材11の内部に形成されるノズル11
ａは、ストレートノズル或いはダイバーゼントノズルの
何れであっても良い。しかし、形状を維持することが切
断性能を維持することに結びつくダイバーゼントノズル
とすることが好ましい。このダイバーゼントノズルとし
ては、予め設定された圧力を持って供給された切断酸素
ガスを等速膨張させる曲線と、等圧膨張させる曲線があ
る。そして本発明では、ノズル部材11には前記何れかの
曲線からなるダイバーゼントの曲線を持ったノズル11ａ
が形成されている。

【００２８】上記の如く形成されたノズル部材11は、ス
ピンドル部材10の先端に形成された穴10ａに嵌合され、
真空ろう付け法によって一体化される。この真空ろう付
け法は、スピンドル部材10とノズル部材11との接続部に
予めろうを配置しておき、この状態のスピンドル部材10
とノズル部材11を真空炉の中で所定時間，所定温度に保
持することで行われる。

【００２９】真空ろう付けされたスピンドルＡは、スピ
ンドル部材10とノズル部材11とが隙間なく一体化し、且
つろう付け部位が酸化することがなく、良好な状態で接
合される。更に、真空ろう付けすることによって、スピ
ンドル部材10とノズル部材11には外部からの力が作用す
ることがなく、特にノズル部材11の内部に形成されたノ
ズル11ａが変形することがない。尚、スピンドルＡの変
色が許容される製品である場合、真空ろう付けに限定す
ることなく、大気中でのろう付けが可能である。

【００３０】従って、上記の如くして構成されたスピン
ドルＡを胴中１に締結し、カバー２を装着することで火
口を構成することが可能である。

【００３１】次に、第２実施例に係るスピンドルＢの構
成について図４，図５により説明する。尚、本実施例に
於いて、前述した第１実施例と同一の部分及び同一の機
能を有する部分には同一の符号を付して説明を省略す
る。

【００３２】図に於いて、スピンドルＢは、スピンドル
部材20とノズル部材21とによって構成されている。スピ
ンドル部材20及びノズル部材21は夫々第１実施例に於け
るスピンドル部材10，ノズル部材11と同一の材料によっ
て形成されている。

【００３３】スピンドル部材20の一方の端部にはネジ20
ａが形成され、内部には胴中１に形成された切断酸素ガ
スの通路３と連通する通路20ｂが形成されている。また
スピンドル部材20の他方の端部にはボス状の突起20ｃが
形成されており、該突起20ｃをノズル部材21の凹部21ｂ
に嵌合してろう付けし得るように構成されている。

【００３４】ノズル部材21の内部であって一方側の端部
には、ストレートノズル或いはダイバーゼントノズル等
のノズル21ａが形成されている。また他方側の端部には
スピンドル部材20に形成されたボス状の突起20ｃを受け
入れる凹部21ｂが形成され、該凹部21ｂとノズル21ａを
結んで通路21ｃが形成されている。更に、ノズル部材21
のノズル21ａ側の端部外周にはスリット８が形成されて
いる。

【００３５】上記の如く形成されたスピンドル部材20と
ノズル部材21では、スピンドル部材20の突起20ｃをノズ
ル部材21の凹部21ｂに嵌合すると共にフラックス及びろ
うを配置しておき、真空炉の内部で所定時間，所定温度
に保持することで一体化することが可能である。

【００３６】従って、上記の如く構成されたスピンドル
Ｂを胴中１に締結すると共にカバー２を装着することで
火口を構成することが可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
火口では、銅又は銅合金からなるスピンドル部材の先端
に、該スピンドル部材よりも高い硬度を持ったノズル部
材を当接させてろう付けしたので、両者を一体化するに
あたって外部から力を付与することがない。このため、
スピンドル部材及びノズル部材が変形することがない。
特に、ノズル部材の内部に形成されたノズルが変形しな
いので、切断性能を維持することが出来る。

【００３８】またスピンドル部材の軸心とノズル部材の
軸心とを一致させることが出来るので、火口の軸心を制
御する型切断に採用したとき、寸法精度の高い切断を実
現することが出来る。

【００３９】またノズル部材の硬度が高いので、切断中
に付着した溶融鉄や溶融酸下物を剥離するために掃除を
した場合であっても、ノズルの形状を損なうことがな
く、切断性能を維持することが出来る。

【００４０】また本発明に係る火口の製造方法では、ス
ピンドル部材の先端にノズル部材を当接し、両者を真空
ろう付けするので、ろう付け部位が酸化することがな
く、容易に且つ性能の安定した火口を製造することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】火口の構成を説明する図である。

【図２】第１実施例に係るスピンドルの構成を説明する
図である。

【図３】第１実施例に係るノズル部材の構成を説明する
図である。

【図４】第２実施例に係るスピンドルの構成を説明する
図である。

【図５】第２実施例に係るノズル部材の構成を説明する
図である。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ スピンドル １ 胴中 １ａ〜１ｃ シート部 ２ カバー ３〜５ 通路 ６ ネジ ７ 室 ８ スリット 10，20 スピンドル部材 10ａ 穴 10ｂ，20ａ ネジ 10ｃ，20ｂ 通路 11，21 ノズル部材 11ａ，21ａ ノズル 20ｃ 突起 21ｂ 凹部 21ｃ 通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２３Ｄ 14/52 Ｆ２３Ｄ 14/52 Ｂ (72)発明者 金 炳哲 東京都江戸川区西小岩３−35−16 小池酸 素工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K017 CA07 CB02 CB04 CB07 CB12 CG02 CG03 CH05 4G026 BA02 BA03 BA04 BA05 BB22 BG02 BG23 BG30 BH13

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予熱した鋼板に向けて切断酸素を噴射し
   て切断するガス切断火口であって、銅又は銅合金によっ
   て構成され中心に切断酸素を流通させる孔を形成したス
   ピンドル部材と、前記スピンドル部材を構成する材料よ
   りも高い硬度を有し中心に切断酸素を噴射するノズルを
   形成したノズル部材と、を有し、前記スピンドル部材の
   先端部に前記ノズル部材をろう付けしたことを特徴とす
   るガス切断火口。
2. 【請求項２】 前記ノズル部材に形成されたノズルが切
   断酸素を等圧膨張させるダイバーゼントノズル又は等速
   膨張させるダイバーゼントノズルであることを特徴とす
   る請求項１に記載したガス切断火口。
3. 【請求項３】 予熱した鋼板に向けて切断酸素を噴射し
   て切断するガス切断火口の製造方法であって、銅又は銅
   合金によって構成され中心に切断酸素を流通させる孔を
   形成したスピンドル部材の先端部に前記スピンドル部材
   を構成する材料よりも高い硬度を有し中心に切断酸素を
   噴射するノズルを形成したノズル部材を当接すると共
   に、両者を真空ろう付けして製造することを特徴とする
   ガス切断火口の製造方法。