JP2004163054A - ガス切断火口 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガス切断火口Aは、火口本体1中心に切断酸素孔2が、この切断酸素孔2の外周に燃料ガスと予熱酸素との混合ガスを噴出する予熱孔(スリット21,22、穴31,32)が形成される。切断酸素孔2の中心2aを通り且つ半径方向の延長線3を中心として両側の所定角度範囲の領域4に形成された予熱孔の断面積が他の領域5の予熱孔の断面積よりも大きく形成される。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料ガスと予熱酸素との混合ガスによって形成した火炎によって鋼板を加熱すると共に切断酸素を噴射して切断するガス切断火口に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般的なガス切断火口は、燃料ガスとしてのアセチレンガスやプロパンガスと、前記燃料ガスを完全燃焼させるのに必要な予熱酸素とを内部で混合させ、この混合ガスを先端面に形成した予熱孔から噴射し、噴射された混合ガスに点火して火炎を形成している(例えば特許文献1参照)。
【0003】
そして形成された火炎によって鋼板の局部を予熱した後、予熱部位に向けて切断酸素を噴射して鉄を燃焼させ、同時に切断酸素気流のエネルギーによって燃焼生成物を母材から排除することで溝を形成し、この燃焼反応及び燃焼生成物の排除反応を継続させた状態でガス切断火口を所望の方向に移動させることで、移動経路に沿って連続した溝を形成して目的の形状を切断するものである。
【0004】
ガス切断では、切断を継続するには母材が燃焼温度を維持することが必要となる。母材の温度を維持するのに必要な熱は、母材の燃焼に伴う発熱の一部と、火炎の燃焼熱の一部によって供給される。特に、通常の切断作業の領域では、ガス切断火口による加熱性能と切断速度は密接な関係にある。即ち、加熱性能の向上に伴って切断速度を上昇させることが出来、この加熱性能が大きすぎると切断面の上端部分が溶融して切断面の品質が劣化する。
【0005】
またガス切断火口は、鋼板を切断する際に方向性が限定されるのは作業性が損なわれるため好ましくない、とされており、予熱孔は切断酸素の噴射孔を中心とする円周上に均等に配置されている。このため、ガス切断火口をトーチに取り付ける際には、切断方向等を考慮することなく簡単な作業で取り付けている。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−088216号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ガス切断に用いる燃焼ガスは、アセチレンガスやプロパンガス等からなる炭化水素が一般的であり、必然的に炭酸ガスを発生する。このため、最近では環境問題を考慮して可及的に炭酸ガスを発生量を抑制することが求められている。
【0008】
このため、ガス切断火口に供給する燃料ガスも、ガス切断を継続するのに必要な最小限の流量とすることが求められる。
【0009】
本発明の目的は、燃料ガスと予熱酸素との混合ガスを噴射する予熱孔の断面積を変化させることによって、加熱性能を満足させると共に燃料ガスの無駄な消費を軽減することが出来るガス切断火口を提供することにある。
【0010】
【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、中心に切断酸素の噴出孔が形成されると共に該切断酸素の噴出孔の外周に燃料ガスと予熱酸素との混合ガスを噴出する予熱孔が形成されたガス切断火口に於いて、前記切断酸素の噴出孔の中心を通り且つ半径方向の延長線を中心として両側の所定角度範囲に形成された予熱孔の断面積が他の予熱孔の断面積よりも大きく形成されていることを特徴とするものである。
【0011】
上記ガス切断火口(以下「火口」という)では、切断酸素の噴出孔(以下「切断酸素孔」という)の中心を通る半径の延長線の両側の所定角度範囲にある予熱孔の断面積を他の予熱孔の断面積よりも大きくすることによって、前記延長線方向の予熱性能が向上する。このように、良好な予熱性能を発揮し得る方向が限定されるため、ガス切断の方向性が生じるが、直線専用の切断装置に利用する場合には何ら問題となるものではなく、良好な切断性能を発揮することが出来る。
【0012】
特に、曲線切断を行うことが必要な場合、数値制御(NC)切断装置のようにトーチ旋回装置を搭載した切断装置に適用することで方向性を排除することが可能となり、良好な切断性能を発揮することが出来る。
【0013】
【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は本発明に係る火口の端面に於ける予熱孔の分布状態を説明する図である。図2はスリットによって形成された予熱孔を持つ火口Aの構成を説明する図である。図3は穴によって形成された予熱孔を持つ火口Bの構成を説明する図である。
【0014】
本発明に係る火口は、図1に示すように、火口本体1の中心に切断酸素を噴出する切断酸素孔2が形成されており、該切断酸素孔2の中心2aを通る半径の延長線3を中心として両側の所定角度範囲に設定された領域4に配置される予熱孔の断面積が他の領域5に配置された予熱孔の断面積よりも大きくなるように構成されている。
【0015】
本発明に係る火口では、延長線3を中心とする領域4に配置された予熱孔に形成された火炎は、主として鋼板の予熱を行う機能を有しており、他の領域5に配置された予熱孔から形成された火炎は主として切断酸素気流の保護、即ち、切断酸素気流を構成する酸素ガスの純度保持、切断酸素気流の噴射速度の保持等の機能を有している。
【0016】
従って、領域5に配置された予熱孔の断面積は、領域4に配置された予熱孔の断面積に対し相対的に小さくなるため、無駄なガスを消費することなく、良好な切断を行うことが可能となる。
【0017】
火口に形成される予熱孔の形状は、使用する燃料ガスに応じて決定されるものであり、液化石油ガス(LPG)や天然ガス(LNG)等の比較的燃焼速度の遅いガス或いは水素ガス等を対象とする場合、図2に示すようなスリット21,22によって構成され、アセチレンガス等の燃焼速度の速いガスを対象とする場合、図3に示すような穴31,32によって構成されている。
【0018】
延長線3は切断酸素孔2の中心から任意の方向に設定され、該延長線3を中心として両側に領域4が設定される。前記領域4の範囲は、延長線3の両側に形成され且つ切断酸素孔2の中心2aと結ぶ線が、延長線4に対し略45度の角度となる範囲に設定されている。
【0019】
しかし、必ずしも45度の角度範囲に限定するものではなく、切断酸素孔の径が小さい場合、領域4の角度範囲を延長線3の両側に夫々30度程度に設定することが好ましい場合があり、また切断酸素孔の径が大きい場合、領域4の角度範囲を延長線3の両側に夫々50度程度に設定することが好ましい場合がある。従って、延長線3を中心とする領域4の角度範囲は片側が30度〜50度である。
【0020】
領域4に於ける予熱孔の断面積が他の予熱孔の断面積よりも大きいとは、必ずしも個々の予熱孔の断面積を比較するものではなく、領域4の面積に対する予熱孔の総断面積の比が他の領域の面積に対する予熱孔の総断面積の比よりも大きければ良い。
【0021】
即ち、図2(a),図3(a)に示すように、火口A,Bに配置される個々のスリット21の断面積,穴31の断面積を全て同一とし、領域4に対するスリット21,穴31の配置密度を他の領域よりも大きくすることであっても良い。従って、図2(b),図3(b)に示すように、火口A,Bの領域4に配置されるスリット22,穴32の断面積を他の領域に配置されたスリット21,穴31の断面積よりも大きくすることでも良いことは当然である。
【0022】
領域4に配置される予熱孔の単位面積当たりの断面積比(領域4の面積と該領域4に配置された予熱孔の断面積の比)と、他の領域に配置される予熱孔の単位面積当たりの断面積(領域4以外の領域の面積と該領域に配置された予熱孔の断面積の比)との関係(比率)は特に限定するものではないが、領域4に配置される予熱孔の単位面積当たりの断面積比が、他の領域に配置される予熱孔の単位面積当たりの断面積比の、約1.5倍〜2.0倍程度であることが好ましい。領域4に配置された予熱孔の断面積が前記比率よりも大きくなった場合、切断面の上縁が溶融して品質が劣化し、また前記比率よりも小さくなった場合、切断速度が低下するという問題が生じる。
【0023】
次に、第1実施例に係る火口Aの構成について図2により説明する。図に示す火口Aは、燃料ガスとしてLPGやLNG等の比較的燃焼速度の遅いガス或いは水素ガス等を使用するためのものである。
【0024】
同図(a)に示す火口Aは、切断酸素孔2の中心2aを通る半径の延長線3の両側45度の範囲に設定された領域4には5つのスリット21が形成されており、他の領域には5つのスリット21が形成されている。
【0025】
従って、延長線3を中心とした領域4の範囲の予熱性能は他の領域5の予熱性能よりも高くなる。このため、例えば燃料ガスとして水素ガスを使用したとき、切断の進行方向を充分に予熱することが可能となる。
【0026】
また燃料ガスとしてLPGやLNGを使用したとき、他の領域5の予熱性能を領域4の予熱性能よりも低くすることが可能となり、鋼板の予熱に寄与することのない領域5で消費するガス量を削減することが可能となる。
【0027】
また同図(b)に示す火口Aは、延長線3を中心として両側に設定された領域4に配置されたスリット22を他の領域5に配置されたスリット21よりも深く形成することで、断面積を大きくしている。この場合、スリット22を充分に深く形成するために、切断酸素孔2の火口本体1の中心からずらしておくことが好ましい。このように構成された火口Aであっても、前述の同図(a)に示す火口Aと同様に合理的な切断を行うことが可能である。
【0028】
次に、第2実施例に係る火口Bの構成について図3により説明する。この火口Bはアセチレンガス等の燃焼速度の速いガスを使用するためのものである。 同図(a)に示す火口Bは、切断酸素孔2の中心2aを通る半径の延長線3の両側45度の範囲に設定された領域4に5つの穴31が形成されており、他の領域には5つの穴31が形成されている。従って、延長線3を中心とした領域4の範囲の予熱性能は他の領域5の予熱性能よりも高くなる。
【0029】
また他の領域5の予熱性能を領域4の予熱性能よりも低くすることが可能となり、鋼板の予熱に寄与することのない領域5で消費するガス量を削減することが可能となる。
【0030】
また同図(b)に示す火口Bは、延長線3を中心として両側に設定された領域4に配置された穴32を他の領域5に配置された穴32よりも大きく形成することで断面積を大きくしている。この場合、穴32を充分に深く形成するために、切断酸素孔2の火口本体1の中心からずらしておくことが好ましい。このように構成された火口Bであっても、前述の同図(a)に示す火口Bと同様に合理的な切断を行うことが可能である。
【0031】
本件発明者は、図2(a)に示す火口Aを用いて、材質がSS400、板厚が20mmの鋼板を切断したところ、燃料ガスにLPGを用いた場合、従来の火口が毎分400mmのところ、延長線3と同方向である図1の矢印a方向では毎分600mmの切断速度を得た、また延長線3と反対方向である矢印b方向では毎分350mmの切断速度を得た、更に、延長線3と直交する方向である矢印c,d方向では毎分400mmの切断速度を得た。
【0032】
また燃料ガスに水素80%とLPG20%の混合ガスを用いた場合、従来の火口が毎分450mmのところ、延長線3と同方向である図1の矢印a方向では毎分650mmの切断速度を得た、また延長線3と反対方向である矢印b方向では毎分400mmの切断速度を得た、更に、延長線3と直交する方向である矢印c,d方向では毎分450mmの切断速度を得た。
【0033】
上記結果から、切断に方向性が生じるものの、方向を一致させることによって充分な切断性能を発揮し得ることが判明した。
【0034】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明に係るガス切断火口では、予熱性能が延長線を中心とする領域に集中するため、切断の方向性が生じるものの、延長線と一致した方向では充分な切断速度を実現することが出来る。このため、水素ガスのような発熱量の少ないガスであっても、ガス切断に使用することが出来る。
【0035】
またLPGやLNG、或いはアセチレンガス等のガスを使用する場合には、直接予熱に寄与することのないガスを削減して燃料ガスの有効利用をはかることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る火口の端面に於ける予熱孔の分布状態を説明する図である。
【図2】スリットによって形成された予熱孔を持つ火口Aの構成を説明する図である。
【図3】穴によって形成された予熱孔を持つ火口Bの構成を説明する図である。
【符号の説明】
A,B 火口
1 火口本体
2 切断酸素孔
2a 切断酸素孔の中心
3 延長線
4 領域
5 他の領域
21,22 スリット
31,32 穴
Claims (1)
- 中心に切断酸素の噴出孔が形成されると共に該切断酸素の噴出孔の外周に燃料ガスと予熱酸素との混合ガスを噴出する予熱孔が形成されたガス切断火口に於いて、前記切断酸素の噴出孔の中心を通り且つ半径方向の延長線を中心として両側の所定角度範囲に形成された予熱孔の断面積が他の予熱孔の断面積よりも大きく形成されていることを特徴とするガス切断火口。
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JP2002331708A JP3881616B2 (ja) | 2002-11-15 | 2002-11-15 | ガス切断火口 |
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JP2010069487A (ja) * | 2008-09-16 | 2010-04-02 | Nissan Tanaka Corp | ガス切断方法及びガス切断装置 |
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2002
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