JP2013210172A - Combustion composition for igniting oxygen lance pipe, oxygen lance pipe ignition material, and oxygen lance pipe ignition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酸素ランス棒の先端部分を、容易かつ確実に着火せしめて燃焼することを可能とした酸素ランス棒着火用燃焼組成物及びそれを使用した酸素ランス棒着火材並びに酸素ランス棒着火装置に関する。 The present invention relates to an oxygen lance rod ignition combustion composition, an oxygen lance rod ignition material, and an oxygen lance rod ignition device that can ignite and burn an end portion of an oxygen lance rod easily and reliably. About.
酸素ランス棒は、鉄筋コンクリート等の構造物及びその他構築物、鉄骨等の金属材料、耐火レンガ等の耐火物、岩石、或いは、水中に於ける構築物、岩礁等の被熔削物を熔解しながら穿孔、切断、解体作業等を行うときに使用される。従来、酸素ランス棒に着火する際には、酸素ガスを適切な流量に絞りつつ、ランス棒先端を高温物に接するか、または高温に曝して先端を加熱して着火する方法が通常用いられてきた。より具体的には、酸素アセチレン熔断機(或いは、アーク熔断機)で酸素ランス棒先端部を溶融して酸素ランス棒に着火する方法、或いは、木材、炭等を燃焼させ、この燃焼熱で酸素ランス棒の先端部分を加熱し、着火する方法が知られている。 Oxygen lance rods are drilled while melting structures such as reinforced concrete and other structures, metal materials such as steel frames, refractories such as refractory bricks, rocks, structures in water, reefs and other materials to be welded. Used when cutting, dismantling, etc. Conventionally, when an oxygen lance rod is ignited, a method is generally used in which the tip of the lance rod is brought into contact with a high-temperature object while the oxygen gas is reduced to an appropriate flow rate, or the tip is heated by being exposed to a high temperature. It was. More specifically, the oxygen lance rod tip is melted with an oxygen acetylene blower (or arc blower) and the oxygen lance rod is ignited, or wood, charcoal, etc. are combusted, and the combustion heat generates oxygen. A method is known in which the tip of the lance rod is heated and ignited.
しかし、前者の方法では、酸素アセチレン熔断機(或いは、アーク熔断機)或いはその付帯設備が必要となり、運搬、設置及び着火作業が煩雑で大掛かりとなる難点があった。一方、後者の方法では、酸素ランス棒の先端部分の加熱に時間がかかるため、迅速な着火が困難であるという難点があった。 However, the former method requires an oxygen acetylene cutting machine (or an arc cutting machine) or its auxiliary equipment, and there is a problem that transportation, installation and ignition work are complicated and large. On the other hand, in the latter method, since it takes time to heat the tip portion of the oxygen lance rod, there is a problem that quick ignition is difficult.
このため、大掛かりな付帯設備等を必要とせず、酸素ランス棒に迅速かつ安定的に着火させることを目的とした着火材や着火方法が提案されている。例えば、特許文献1には、木材や圧縮した紙材等からなる着火材基体に、酸素ランス棒の先端部分を挿入可能な着火用挿入穴を設け、鉄を主体とした金属粉を蝋や樹脂の如きバインダーにて固形化してなる着火用着火材を、酸素ランス棒挿入空間が開口近傍に残るよう着火用挿入穴に内装せしめて構成した酸素ランス棒用着火材が開示されている。しかしながら、この着火材を用いても、なお酸素ランス棒の先端部分の着火には時間がかかるという難点があった。
For this reason, an ignition material and an ignition method for the purpose of igniting an oxygen lance rod quickly and stably without requiring a large incidental facility or the like have been proposed. For example, in
また、特許文献2には、酸素ランス棒の先端部分に着火用着火材を装着すると共に、この着火用着火材を被熔削物の所定位置まで移動せしめ、酸素ボンベからの酸素を、ホースを介して酸素ランス棒内に供給して酸素ランス棒先端部分から噴出せしめると共に、着火用着火材の先端部分を高温状態にある被熔削物の所定位置に押付けて着火用着火材の導火材を燃焼せしめ、この導火材の燃焼によって着火用着火材の着火材を燃焼せしめ、この着火材の燃焼によって酸素ランス棒の先端部分を燃焼せしめることを特徴とした酸素ランス棒の着火方法が開示されている。しかしながら、この方法も、着火材への迅速かつ安定的な着火という点で不十分なものであった。
Further, in
本発明は、煩雑な付帯設備を必要とせず、酸素ランス棒に迅速かつ安定的に着火可能な酸素ランス棒着火用燃焼組成物及びそれを用いた酸素ランス棒着火材並びに酸素ランス棒着火装置を提供することを課題とする。 The present invention provides an oxygen lance rod ignition combustion composition, an oxygen lance rod ignition material and an oxygen lance rod ignition device using the same, which can ignite oxygen lance rods quickly and stably without requiring complicated incidental facilities. The issue is to provide.
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、酸素ランス棒着火用燃焼組成物として、特定の金属酸化物と金属還元剤を組み合わせ、これを燃焼することにより、極めて短時間で、安定的に酸素ランス棒の先端部分を加熱、着火することができ、さらにこの燃焼組成物は、電熱コイルや緊急保安炎筒の頭薬等の摩擦点火組成物などにより加熱することで、速やかに燃焼開始し、短時間で酸素ランス棒を着火できる高温にまで到達し得ることを見出し本発明を完成するに至った。 As a result of earnest research to solve the above-mentioned problems, the present inventor has combined a specific metal oxide and a metal reducing agent as an oxygen lance rod ignition combustion composition, and combusted it, for a very short time. Thus, the tip portion of the oxygen lance rod can be stably heated and ignited, and further, this combustion composition is heated by a friction ignition composition such as an electric heating coil or a head of an emergency safety flame cylinder, etc. It has been found that combustion can be started quickly and a high temperature capable of igniting the oxygen lance rod can be reached in a short time, and the present invention has been completed.
すなわち本発明は、金属酸化物と金属還元剤とを含有する酸素ランス棒着火用燃焼組成物であって、金属酸化物がFe2O3であり、金属還元剤がアルミニウム、マグネシウムおよびマグナリウム合金よりなる群から選ばれる1種または2種以上であって、金属還元剤の平均粒径が1〜330μmであり、金属酸化物と金属還元剤との質量混合比が、70乃至85:30乃至15であることを特徴とする酸素ランス棒着火用燃焼組成物である。 That is, the present invention is an oxygen lance rod ignition combustion composition containing a metal oxide and a metal reducing agent, wherein the metal oxide is Fe 2 O 3 and the metal reducing agent is made of aluminum, magnesium, and a magnalium alloy. 1 type or 2 types or more selected from the group consisting of, wherein the average particle diameter of the metal reducing agent is 1 to 330 μm, and the mass mixing ratio of the metal oxide and the metal reducing agent is 70 to 85:30 to 15 It is a combustion composition for oxygen lance rod ignition characterized by being.
また本発明は、上記酸素ランス棒着火用燃焼組成物が容器に充填されてなる酸素ランス棒着火材である。 The present invention is also an oxygen lance rod ignition material in which a container is filled with the combustion composition for ignition of the oxygen lance rod.
さらに本発明は、上記酸素ランス棒着火用燃焼組成物が容器に充填されてなり、酸素ランス棒着火用燃焼組成物には酸素ランス棒の先端部分が挿入可能な着火用挿入穴が設けられるとともに、酸素ランス棒着火用燃焼組成物を燃焼させるための点火手段を備えたことを特徴とする酸素ランス棒着火装置である。 Further, according to the present invention, the oxygen lance rod ignition combustion composition is filled in a container, and the oxygen lance rod ignition combustion composition is provided with an ignition insertion hole into which the tip portion of the oxygen lance rod can be inserted. An oxygen lance rod ignition device comprising ignition means for burning an oxygen lance rod ignition combustion composition.
本発明の酸素ランス棒着火用燃焼組成物は、従来知られている酸素ランス棒着火用燃焼組成物と比較して、確実かつ迅速に酸素ランス棒に着火することができ、また燃焼の制御が容易であり、安定性、安全性にも優れるものである。また単位体積当たりの燃焼熱が大きいため、酸素ランス棒着火用燃焼組成物及びこれを収納する容器の小型軽量化が可能となる。また、酸素アセチレン熔断機等の大型機器を必要としないため、機器運搬、設置作業が省略でき、酸素ランス棒着火装置及び着火機構を簡略化できる。 The combustion composition for igniting an oxygen lance rod of the present invention can ignite the oxygen lance rod more reliably and more quickly than the conventionally known combustion compositions for igniting an oxygen lance rod, and the combustion control is improved. It is easy and has excellent stability and safety. Moreover, since the combustion heat per unit volume is large, the combustion composition for igniting the oxygen lance rod and the container for storing it can be reduced in size and weight. Moreover, since large equipment, such as an oxygen acetylene cutting machine, is not required, equipment transportation and installation work can be omitted, and the oxygen lance rod ignition device and the ignition mechanism can be simplified.
本発明の酸素ランス棒着火用燃焼組成物(以下、単に「燃焼組成物」ということがある)は、金属酸化物と金属還元剤とを含有するものである。このうち金属酸化物としてFe2O3を用いる。このFe2O3を使用することにより、他の金属酸化物、例えば、SiO2、Cr2O3、MnO2、Fe3O4、CuO、Pb3O4等と比較して、着火の確実性、迅速性および安定的な燃焼性において優れた効果が得られる。 The combustion composition for ignition of an oxygen lance rod of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “combustion composition”) contains a metal oxide and a metal reducing agent. Of these, Fe 2 O 3 is used as the metal oxide. By using this Fe 2 O 3 , compared with other metal oxides, for example, SiO 2 , Cr 2 O 3 , MnO 2 , Fe 3 O 4 , CuO, Pb 3 O 4, etc., reliable ignition is achieved. The effect which was excellent in the property, quickness, and stable combustibility is acquired.
このFe2O3としては、粒子状のものが好適に使用され、平均粒径が0.01〜10μmのものが好ましく、0.05〜1μmのものがより好ましい。このような平均粒径の市販品を使用することができる。この範囲であると、着火性の点に優れる。 As the Fe 2 O 3, is used suitably those of the particulate preferably has an average particle size of 0.01 to 10 [mu] m, it is more preferred 0.05 to 1 [mu] m. Commercial products having such an average particle diameter can be used. Within this range, the ignitability is excellent.
本発明の燃焼組成物中のFe2O3の含有量は、好ましくは70〜85質量%(以下、単に「%」で示す)であり、より好ましくは70〜80%である。この範囲であると、着火性の点で好ましい。 The content of Fe 2 O 3 in the combustion composition of the present invention is preferably 70 to 85% by mass (hereinafter simply referred to as “%”), and more preferably 70 to 80%. This range is preferable in terms of ignitability.
また、金属還元剤としては、アルミニウム若しくはマグネシウムの単体金属、又はアルミニウムとマグネシウムとの合金であるマグナリウム合金を用いることができ、これらの1種又は2種以上を混合して使用することができる。これらの中でも、燃焼組成物の着火性に優れ、適切な燃焼速度が得られることから、マグネシウム単体金属を用いることが最も好ましい。 Moreover, as a metal reducing agent, the single metal of aluminum or magnesium, or a magnalium alloy which is an alloy of aluminum and magnesium can be used, and these 1 type or 2 types or more can be mixed and used. Among these, it is most preferable to use a magnesium simple metal because the ignitability of the combustion composition is excellent and an appropriate combustion rate is obtained.
金属還元剤も粒子状のものが好適に用いられ、平均粒径が1〜330μmの範囲にあるものが好ましく、10〜105μmのものがより好ましい。金属還元剤の平均粒径が330μmを超えると、着火性に劣る場合があり、また燃焼中断が生じる場合がある。一方、平均粒径が1μmに満たないものを使用すると、燃焼が激しく反応制御が困難となり、危険性が高くなる場合がある。このような平均粒径の範囲にある金属還元剤の市販品をそのまま使用したり、あるいは適宜篩分け等により粒度を調整して用いることができる。なお、本明細書において、Fe2O3および金属還元剤の平均粒径は、篩分け法による測定値を意味する。 The metal reducing agent is also preferably used in the form of particles, preferably having an average particle diameter in the range of 1 to 330 μm, more preferably 10 to 105 μm. When the average particle diameter of the metal reducing agent exceeds 330 μm, the ignitability may be inferior and combustion may be interrupted. On the other hand, when a particle having an average particle size of less than 1 μm is used, the combustion is intense and the reaction control becomes difficult, which may increase the risk. A commercial product of a metal reducing agent having such an average particle size can be used as it is, or the particle size can be appropriately adjusted by sieving. In the present specification, the average particle size of Fe 2 O 3, and metal reducing agent is meant a value measured by sieving method.
本発明の燃焼組成物中の金属還元剤の含有量は、好ましくは30〜15%であり、より好ましくは30〜20%である。この範囲であると、着火性の点で好ましい。 The content of the metal reducing agent in the combustion composition of the present invention is preferably 30 to 15%, more preferably 30 to 20%. This range is preferable in terms of ignitability.
本発明の燃焼組成物は、上記Fe2O3および金属還元剤の他、必要に応じて、燃焼調整剤、有機バインダーなどの任意成分を含有することもできる。このような任意成分を配合する場合、その含有量は、通常0.1〜15%、好ましくは1〜10%である。 In addition to the Fe 2 O 3 and the metal reducing agent, the combustion composition of the present invention can also contain optional components such as a combustion regulator and an organic binder as necessary. When mix | blending such an arbitrary component, the content is 0.1 to 15% normally, Preferably it is 1 to 10%.
本発明の燃焼組成物は、上記Fe2O3、金属還元剤および必要に応じて使用される任意成分を常法に従って混合することにより調製される。Fe2O3と金属還元剤との混合質量比は、70乃至85:30乃至15(Fe2O3:金属還元剤)とすることが好ましく、70乃至80:30乃至20がより好ましい。すなわち、Fe2O3と金属還元剤の合計量に対して、Fe2O3の混合割合が70乃至85%、金属還元剤の混合割合を30乃至15%とすることが好ましく、Fe2O3の混合割合が70乃至80%、金属還元剤の混合割合を30乃至20%とすることがより好ましい。金属還元剤の混合割合が30%を超えると、燃焼制御が困難となり、発熱量が減少したり、組成物のコストが増加するなどの問題が生じる場合がある。また、容器に充填して用いる場合に、適切な充填密度に調整することが困難な場合もあり得る。一方、金属還元剤の混合割合が15%未満であると、着火性に劣る場合がある。
Combustion compositions of the present invention are prepared by mixing the
このようにして得られる本発明の燃焼組成物は、電熱コイルや緊急保安炎筒の頭薬等の摩擦点火組成物を用いて迅速かつ簡便に加熱し燃焼することが可能で、適切な燃焼温度及び燃焼速度を有し、酸素ランス棒への着火性能に優れた酸素ランス棒着火用燃焼組成物である。 The combustion composition of the present invention thus obtained can be heated and burned quickly and easily using a friction ignition composition such as an electric heating coil or a head of an emergency safety flame cylinder, and an appropriate combustion temperature. And a combustion composition for igniting an oxygen lance rod having a combustion rate and excellent ignition performance on the oxygen lance rod.
本発明の燃焼組成物は、樹脂などのバインダーを用いて固形化して用いることもできるが、適当な開口部を有する容器に充填して使用することが好適であり、本発明の酸素ランス棒着火材は、このように容器内に燃焼組成物が収納された形態のものである。燃焼組成物を充填する容器の材質としては、鉄、ステンレス鋼、アルミニウムなどが上げられ、このうち適当な熱容量を有する鉄が好ましい。 The combustion composition of the present invention can be solidified with a binder such as a resin, but is preferably used by filling a container having an appropriate opening, and the oxygen lance rod ignition of the present invention. The material is in such a form that the combustion composition is accommodated in the container. Examples of the material for the container filled with the combustion composition include iron, stainless steel, and aluminum. Among these, iron having an appropriate heat capacity is preferable.
この容器内に燃焼組成物を、充填密度が1.3〜3.0g/cm3となるように充填することが好ましく、より好ましくは1.5〜3.0g/cm3である。必要に応じてプレス圧縮してもよい。この範囲であると、着火性、燃焼安定性、燃焼持続性および貯蔵運搬時の取り扱い性の観点から好ましい。充填密度が1.3g/cm3に満たない場合、貯蔵運搬時に充填密度が変化し易く、燃焼特性バラツキの原因となる場合がある。また、燃焼速度が速くなりすぎて、燃焼制御が困難となる場合がある。一方、充填密度が3.0g/cm3よりも大きいと、着火性に劣る場合や燃焼組成物を充填する容器に高い容器耐圧が要求される場合がある。また、燃焼組成物には、酸素ランス棒の先端部分が挿入可能な着火用挿入穴が設けられることが好ましい。このような着火用挿入穴は、燃焼組成物をプレス圧縮等で圧填して固形化すること等により形成することができる。 The container is preferably filled with the combustion composition so that the filling density is 1.3 to 3.0 g / cm 3 , more preferably 1.5 to 3.0 g / cm 3 . You may press-compress as needed. This range is preferable from the viewpoints of ignitability, combustion stability, combustion sustainability, and handling during storage and transportation. When the packing density is less than 1.3 g / cm 3 , the packing density easily changes during storage and transportation, which may cause variations in combustion characteristics. Also, the combustion speed may become too fast, making combustion control difficult. On the other hand, if the packing density is larger than 3.0 g / cm 3 , the ignitability may be inferior or a container filled with the combustion composition may be required to have a high container pressure resistance. Moreover, it is preferable that the combustion composition is provided with an insertion hole for ignition into which the tip portion of the oxygen lance rod can be inserted. Such an insertion hole for ignition can be formed by compressing and solidifying the combustion composition by press compression or the like.
容器の形状は、円柱状、直方体、立方体等種々の形状を取り得る。また着火用挿入穴の形状も、被着火物である酸素ランス棒先端部を挿入することが可能であれば特に限定されるものではなく、その形状に応じて、円柱状、直方体、立方体等適宜様々な形状とすることができる。またその深さも使用する酸素ランス棒の長さ等に応じて適宜設定されるが、例えば、0.5〜10cm程度とすることができる。 The shape of the container can take various shapes such as a cylindrical shape, a rectangular parallelepiped, and a cube. Also, the shape of the ignition insertion hole is not particularly limited as long as it is possible to insert the tip of the oxygen lance rod, which is an ignited material, and depending on the shape, a cylindrical shape, a rectangular parallelepiped, a cube, etc. Various shapes can be used. Further, the depth is appropriately set according to the length of the oxygen lance rod to be used, etc., and can be, for example, about 0.5 to 10 cm.
次に上記燃焼組成物が容器に充填された本発明の酸素ランス棒着火装置について図面に基づき説明する。この着火装置は、上記着火材において更に点火手段を具備したものである。図1は本発明の酸素ランス棒着火装置の実施態様の一例を示す概略断面図であり、点火手段として電熱コイルを備えたものである。金属容器2内に上記燃焼組成物4が充填されるが、好ましくは充填密度が1.3〜3.0g/cm3、より好ましくは1.5〜3.0g/cm3となるように充填し、必要に応じ圧縮プレス等で圧填することができる。また、この燃焼組成物4には、酸素ランス棒の先端部分が挿入可能な着火用挿入穴1が設けられるが、プレス圧縮等で圧填し固形化して、このような着火用挿入穴を形成することができる。
Next, an oxygen lance rod ignition device of the present invention in which a container is filled with the combustion composition will be described with reference to the drawings. In this ignition device, the ignition material further includes an ignition means. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an embodiment of an oxygen lance rod ignition device according to the present invention, in which an electric heating coil is provided as ignition means. The
金属容器2は、断熱材3を備えていてもよい。断熱材3は、金属容器2の側壁2bおよび底壁2cの内面に積層してもよく、また側壁2bおよび底壁2cを中空として、その空間内に挿入してもよい。金属容器2の形状は、円柱状、直方体、立方体等種々の形状を取り得る。この着火用挿入穴1の形状は、被着火物である酸素ランス棒先端部を挿入することが可能であれば特に限定されるものではなく、その形状に応じて、円柱状、直方体、立方体等適宜様々な形状とすることができる。またその深さも使用する酸素ランス棒の長さ等に応じて適宜設定されるが、例えば、0.5〜10cm程度とすることができる。燃焼組成物4は、着火用挿入穴1の部分を除いて高さが頂壁2aに接する位置まで充填され、頂壁2aには着火用挿入穴1と連通した開口部が設けられる。
The
本発明の酸素ランス棒着火装置には、燃焼組成物4に点火し、燃焼させるための点火手段が備えられる。点火手段としては、電熱コイル、セラミックヒーターなどの発熱体や火薬、緊急保安炎筒の頭薬等の摩擦点火組成物など従来公知の点火手段を用いることができるが、電熱コイルおよび緊急保安炎筒の頭薬等の摩擦点火組成物によるものが手軽に使用できるという点で好適である。本実施態様では、点火手段として電熱コイル5を備えている。電熱コイル5は、燃焼組成物4の一部に接触するように配置される。電熱コイル5に通電して加熱し、燃焼組成物4が着火され、着火された燃焼組成物4が燃焼を持続することによって高温となり、安定して燃焼を持続するため、着火用挿入穴1に挿入された酸素ランス棒に速やかに着火させることが可能となる。電熱コイル5の種類や形状としては特に制限されることなく、市販のものを使用することができる。
The oxygen lance rod ignition device of the present invention is provided with ignition means for igniting and burning the
また、本発明の酸素ランス棒着火装置の別の態様として、図2のように点火手段として緊急保安炎筒の頭薬等の摩擦点火組成物を用いてもよい。この実施態様においては、摩擦点火組成物6および火受け薬7を具備しており、これらを相互に接触させて、摩擦点火組成物6の一部が金属容器2外部に露出し、火受け薬7の一部が燃焼組成物4に接触するように、金属容器2の側壁2bに挿通して配置される。摺り付け紙等のストライカーで擦られた緊急保安炎筒の頭薬等の摩擦点火組成物6が火受け薬7に伝火し、燃焼組成物4の燃焼が開始され、燃焼組成物4が安定して燃焼を持続することによって高温となり、着火用挿入穴1に挿入された酸素ランス棒に速やかに着火させることが可能となる。このように点火手段として緊急保安炎筒の頭薬等の摩擦点火組成物を用いることによって、電気的動力源の不要な酸素ランス棒着火装置とすることができる。上記摩擦点火組成物6及び火受け薬7としては従来公知の緊急保安炎筒、信号焔管等で使用されている薬剤を用いることができる。具体的には、摩擦点火組成物として、例えば、J.A.コンクリン 著「エネルギー物質の科学 -基礎と応用- 」に開示されている塩素酸カリウムを主とする摩擦点火組成物等、火受け薬としては、日本火薬工業会編「一般火薬学」に開示されている信号焔管の伝火薬、J.A.コンクリン 著「エネルギー物質の科学-基礎と応用- 」に開示されている過酸化バリウムを主とする着火薬組成物等を用いることができ、これらの使用量は適宜設定することができる。
Further, as another embodiment of the oxygen lance rod ignition device of the present invention, a friction ignition composition such as a head of an emergency safety flame cylinder may be used as the ignition means as shown in FIG. In this embodiment, the friction ignition composition 6 and the
実施例1
燃焼組成物および着火材の調製(1):
金属酸化物として、三二酸化鉄(戸田ピグメント(株)社製、戸田カラー100ED、平均粒径0.1μm)、金属還元剤としてマグネシウム(関東金属(株)社製、Mg−100(平均粒径105μm)を使用し、下記表1に示した質量混合割合で混合し、燃焼組成物を調製した。
Example 1
Preparation of combustion composition and ignition material (1):
As a metal oxide, iron sesquioxide (Toda Pigment Co., Ltd., Toda Color 100ED, average particle size 0.1 μm), as a metal reducing agent, magnesium (Kanto Metals Co., Ltd., Mg-100 (average particle size) 105 μm) was used and mixed at a mass mixing ratio shown in Table 1 below to prepare a combustion composition.
(燃焼組成物の燃焼性評価)
各燃焼組成物をアクリルパイプ(外径38mm、内径30mm、長さ100mm)に、なるべく同じ充填密度となるよう充填し着火材を調製した。各着火材の上端に線径 0.2mmのカンタル線から形成された電熱コイルを押し付けた状態で固定し、電熱コイルに3Vの電圧を印加することによって、着火の可否を確認した。また、着火したものについては燃焼の様子を観察し、燃焼中、燃焼残渣が容器外に飛散することなく安定的に燃焼しているかを目視にて確認した。表1に燃焼組成物の質量組成、充填密度及び着火性、燃焼安定性の評価結果を示す。
(Flammability evaluation of combustion composition)
Each combustion composition was filled in an acrylic pipe (outer diameter: 38 mm, inner diameter: 30 mm, length: 100 mm) so as to have the same packing density as much as possible to prepare an ignition material. An electric heating coil formed from a Kanthal wire having a wire diameter of 0.2 mm was fixed to the upper end of each ignition material in a pressed state, and a voltage of 3 V was applied to the electric heating coil to confirm the possibility of ignition. Moreover, the state of combustion was observed about what was ignited, and it was visually confirmed whether the combustion residue was burning stably without scattering outside a container during combustion. Table 1 shows the evaluation results of the mass composition, packing density, ignitability, and combustion stability of the combustion composition.
[着火性の判断基準]
○:電熱コイル押し付け後、10秒以内に着火した。
×:電熱コイル押し付け後、10秒以上時間を要した。又は着火しなかった。
[燃焼残渣の判断基準]
○:燃焼残渣の飛散なく、安定した燃焼が見られた。
×:燃焼が激しく、燃焼残渣が容器外に飛散した。
[Judgment criteria for ignitability]
○: Ignite within 10 seconds after pressing the electric heating coil.
X: It took 10 seconds or more after pressing the electric heating coil. Or did not ignite.
[Judgment criteria for combustion residue]
○: Stable combustion was observed without scattering of combustion residues.
X: Combustion was intense and combustion residues were scattered outside the container.
表1に示した通り、着火性の観点では三二酸化鉄の質量組成が50から85%の範囲において着火性が良好であった。マグネシウムの質量組成が15%未満の場合、着火源となるマグネシウム量が不足し、着火から燃焼段階への移行が困難になると考える。一方、燃焼安定性の観点では三二酸化鉄の質量組成が70から85%の範囲で安定した燃焼が得られた。マグネシウムの質量組成が35%以上となる場合、化学量論比からマグネシウムに余剰分が生じるため、マグネシウム単体が積極的に燃焼系に参加することで多量の燃焼ガスが生成する等、燃焼状態が異なり安定した燃焼が得られなかったと考える。このように、三二酸化鉄の質量組成が70から85%の範囲で着火性が良く、かつ、安定した燃焼を実現することができた。 As shown in Table 1, in terms of ignitability, the ignitability was good when the mass composition of iron sesquioxide was in the range of 50 to 85%. When the mass composition of magnesium is less than 15%, the amount of magnesium serving as an ignition source is insufficient, and it is considered difficult to shift from ignition to the combustion stage. On the other hand, from the viewpoint of combustion stability, stable combustion was obtained when the mass composition of iron sesquioxide was in the range of 70 to 85%. When the mass composition of magnesium is 35% or more, a surplus is generated in the magnesium from the stoichiometric ratio, so that the combustion state is such that a large amount of combustion gas is generated when magnesium alone actively participates in the combustion system. Unlikely, stable combustion was not obtained. Thus, when the mass composition of iron sesquioxide is in the range of 70 to 85%, the ignitability is good and stable combustion can be realized.
実施例2
燃焼組成物および着火材の調製(2):
使用する金属還元剤の平均粒径を変化させて燃焼組成物を調製した。金属酸化物として三二酸化鉄(戸田ピグメント(株)社製、トダカラー100ED、平均粒径0.1μm)を用いた。一方、金属還元剤として、平均粒径105μm(Mg−100)、平均粒径226μm(Mg−45)、平均粒径330μm(ふるい調整品)、平均粒径436μm(Mg−30)、平均粒径689μm(Mg−20)の5種類のマグネシウムを用いた(市販品はいずれも関東金属(株)社製)。三二酸化鉄とマグネシウムを質量混合比80:20でよく混和し、燃焼組成物を調製した。
Example 2
Preparation of combustion composition and ignition material (2):
Combustion compositions were prepared by changing the average particle size of the metal reducing agent used. As the metal oxide, iron sesquioxide (manufactured by Toda Pigment Co., Ltd., Toda Color 100ED, average particle size 0.1 μm) was used. On the other hand, as a metal reducing agent, an average particle diameter of 105 μm (Mg-100), an average particle diameter of 226 μm (Mg-45), an average particle diameter of 330 μm (screened product), an average particle diameter of 436 μm (Mg-30), an average particle diameter Five kinds of magnesium of 689 μm (Mg-20) were used (all commercially available products are manufactured by Kanto Metal Co., Ltd.). Ferric sesquioxide and magnesium were mixed well at a mass mixing ratio of 80:20 to prepare a combustion composition.
得られた各燃焼組成物をアクリルパイプ(外径38mm、内径30mm、長さ100mm)に充填し着火材とした。各着火材の上端に実施例1と同様に電熱コイルを押し付けた状態で固定し、電熱コイルに3Vの電圧を印加することにより点火し、燃焼の様子(燃焼速度、着火性、燃焼安定性)を観察した。着火性と燃焼安定性については実施例1と同様にして評価した。燃焼速度の測定については、火薬学会規格に定められているイオンギャップ爆速測定法に基づく燃焼速度計測を行った。すなわち、エナメル被覆銅線を撚り合わせ、先端を切断して作製した微小電極を予め供試体に挿入しておき、燃焼面が通過する際に短絡されることにより、接続したパルス発生回路から発生したパルス信号を利用して微小電極間のパルス信号の時間間隔から燃焼速度を算出した。表2にマグネシウムの平均粒径、燃焼組成物の充填密度、燃焼速度、着火性および燃焼安定性の評価結果を示す。 Each obtained combustion composition was filled in an acrylic pipe (outer diameter 38 mm, inner diameter 30 mm, length 100 mm) to obtain an ignition material. The ignition coil is fixed to the upper end of each ignited material in the same manner as in Example 1 and is ignited by applying a voltage of 3 V to the heating coil (combustion rate, ignitability, combustion stability). Was observed. The ignitability and combustion stability were evaluated in the same manner as in Example 1. Regarding the measurement of the burning rate, the burning rate was measured based on the ion gap explosion rate measurement method stipulated in the pyrotechnic association standard. That is, a microelectrode produced by twisting enamelled copper wire and cutting the tip was inserted into the specimen in advance, and it was generated from the connected pulse generation circuit by being short-circuited when the combustion surface passed The combustion rate was calculated from the time interval of the pulse signal between the microelectrodes using the pulse signal. Table 2 shows the evaluation results of the average particle diameter of magnesium, the packing density of the combustion composition, the combustion speed, the ignitability, and the combustion stability.
表2に示した通り、マグネシウムの平均粒度が330μm以下の範囲において、着火性が良好かつ安定した燃焼が得られた。マグネシウムの平均粒度が330μmを超えると着火に要するエネルギー値が増加し着火性に劣るとともに、マグネシウム単位重量あたりの表面積が減少することで燃焼反応が不均一となり、安定した燃焼が得られなかったと考える。 As shown in Table 2, combustion with good and stable ignitability was obtained when the average particle size of magnesium was 330 μm or less. When the average particle size of magnesium exceeds 330 μm, the energy value required for ignition increases and the ignitability is inferior, and the surface area per unit weight of magnesium decreases and the combustion reaction becomes non-uniform and stable combustion cannot be obtained. .
実施例3
燃焼組成物および着火材の調製(3):
燃焼組成物の充填密度を変化させて着火材を調製した。金属酸化物として三二酸化鉄(戸田ピグメント(株)社製、トダカラー100ED、平均粒径0.1μm)を用い、金属還元剤としてマグネシウム(関東金属(株)社製、Mg−100(平均粒径105μm未満)を用い、これらを質量混合比80:20(三二酸化鉄:マグネシウム)でよく混和して燃焼組成物を調製した。
Example 3
Preparation of combustion composition and ignition material (3):
Ignition materials were prepared by changing the packing density of the combustion composition. Iron oxide sesquioxide (Toda Pigment Co., Ltd., Toda Color 100ED, average particle size 0.1 μm) was used as the metal oxide, and magnesium (Kanto Metal Co., Ltd., Mg-100 (average particle size) was used as the metal reducing agent. These were mixed well at a mass mixing ratio of 80:20 (iron sesquioxide: magnesium) to prepare a combustion composition.
次に、この燃焼組成物をアクリルパイプ(外径38mm、内径30mm、長さ100mm)に下記表3に示す充填密度となるように充填し着火材とした。各着火材の上端に実施例1と同様に電熱コイルを押し付けた状態で固定し、電熱コイルに3Vの電圧を印加することにより点火し、燃焼の様子(燃焼速度、着火性、燃焼安定性)を観察した。着火性、燃焼安定性については実施例1と同様にして評価し、燃焼速度は実施例2と同様にして測定した。表3に充填密度、燃焼速度、着火性、燃焼安定性の評価結果を示す。 Next, this combustion composition was filled into an acrylic pipe (outer diameter: 38 mm, inner diameter: 30 mm, length: 100 mm) so as to have the packing density shown in the following Table 3, and used as an ignition material. The ignition coil is fixed to the upper end of each ignited material in the same manner as in Example 1 and is ignited by applying a voltage of 3 V to the heating coil (combustion rate, ignitability, combustion stability). Was observed. Ignition and combustion stability were evaluated in the same manner as in Example 1, and the combustion rate was measured in the same manner as in Example 2. Table 3 shows the evaluation results of packing density, combustion speed, ignitability, and combustion stability.
表3に示した通り、着火性に関しては燃焼組成物の充填密度によらず良好であった。一方、燃焼安定性の観点では、燃焼組成物の充填密度が1.5から3.0g/cm3の範囲において、安定した燃焼が得られた。燃焼組成物の充填密度が1.3g/cm3に満たない場合、燃焼速度が速く燃焼残渣が飛散し危険である場合がある。また、貯蔵運搬時に充填密度が変化し易く、燃焼特性バラツキの原因となる場合がある。 As shown in Table 3, the ignitability was good regardless of the packing density of the combustion composition. On the other hand, from the viewpoint of combustion stability, stable combustion was obtained when the packing density of the combustion composition was in the range of 1.5 to 3.0 g / cm 3 . When the packing density of the combustion composition is less than 1.3 g / cm 3 , the combustion rate may be high and the combustion residue may be scattered, which may be dangerous. In addition, the packing density is likely to change during storage and transportation, which may cause variations in combustion characteristics.
実施例4
酸素ランス棒着火試験(1):
図1に示す電熱コイル型着火型ランス棒着火装置を製造した。すなわち、金属酸化物として三二酸化鉄(戸田ピグメント(株)社製、トダカラー100ED、平均粒径0.1μm)を用い、金属還元剤としてマグネシウム(関東金属(株)社製、Mg−100(平均粒径105μm)を用い、これらを質量混合比80:20(三二酸化鉄:マグネシウム)でよく混和して燃焼組成物を調製した。この燃焼組成物を円柱状鉄製金属容器(直径30×高さ40cm)に充填密度1.8g/cm3で、直径1cm、深さ2cm程度の円柱状の着火用挿入穴を形成するように圧縮プレスにより充填した。線径0.2mmのカンタル線から形成された電熱コイルを壁体に挿通させて電熱コイルを燃焼組成物に接触して固定した。着火用挿入穴に酸素ランス棒(酸素アーク工業(株)製、型番SR9-600)を挿入して、酸素ガス圧力を0.3MPaに調整しガスを微量噴出させた状態で、電熱コイルに3Vの電圧を印加した。電熱コイルへの加熱開始から酸素ランス棒の着火までに要した着火所要時間を測定した。比較として、着火源として従来使用されてきた木材に酸素雰囲気下において裸火で点火して着火させた場合、酸素アセチレン熔断機にて着火させた場合および特許文献1記載の着火用着火材にて着火させた場合に、酸素ランス棒の着火までに要する時間を確認した。これらの結果を下記表4に示す。
Example 4
Oxygen lance rod ignition test (1):
The electrothermal coil ignition type lance rod ignition device shown in FIG. 1 was manufactured. That is, iron sesquioxide (made by Toda Pigment Co., Ltd., Toda Color 100ED, average particle size 0.1 μm) was used as the metal oxide, and magnesium (produced by Kanto Metal Co., Ltd., Mg-100 (average) was used as the metal reducing agent. A combustion composition was prepared by mixing them well at a mass mixing ratio of 80:20 (iron sesquioxide: magnesium) using a cylindrical iron metal container (diameter 30 × height). 40 cm) at a packing density of 1.8 g / cm 3 , and filled with a compression press so as to form a cylindrical ignition insertion hole having a diameter of about 1 cm and a depth of about 2 cm. The electric heating coil was inserted into the wall and fixed in contact with the combustion composition, and an oxygen lance rod (made by Oxygen Arc Industry Co., Ltd., model number SR9-600) was inserted into the insertion hole for ignition, acid With the gas pressure adjusted to 0.3 MPa and a small amount of gas ejected, a voltage of 3 V was applied to the electric heating coil, and the ignition time required from the start of heating the electric heating coil to the ignition of the oxygen lance rod was measured. As a comparison, when the wood conventionally used as an ignition source is ignited by igniting with an open flame in an oxygen atmosphere, when ignited with an oxygen acetylene fusing machine, and the ignition ignition material described in
本発明の酸素ランス棒着火装置は、小型で携帯性に優れ、迅速かつ確実なランス着火が可能である。これに対し、木材を着火材として用いた場合には、着火箇所が目視しづらく、また、着火回数のうち1〜2割は不着火で着火確度が低く、着火した場合でも着火までに10秒以上要した。また、酸素アセチレン熔断機を用いた場合には、バーナー内外炎の温度差により着火所要時間が大きくバラつき、所要時間も長くなった。さらに、必要とされるガスボンベの数が多くなり、携行性に乏しく、2人以上で作業する必要があるなど作業性に劣り、易可燃性であるアセチレンガスを使用するため危険性が高いなどの問題があった。大掛かりな付帯設備等を必要とせず、酸素ランス棒に迅速かつ安定的に着火させることを目的とした特許文献1記載の木材や圧縮した紙材等からなる着火材基体に、酸素ランス棒の先端部分を挿入可能な着火用挿入穴を設け、鉄を主体とした金属粉を蝋や樹脂の如きバインダーにて固形化してなる着火用着火材を用いた場合には、木材使用時と比較し着火作業の難易度は大きく低下するものの、着火所要時間は木材を用いた場合と同等であった。
The oxygen lance rod ignition device of the present invention is small and excellent in portability, and enables quick and reliable lance ignition. On the other hand, when wood is used as the ignition material, it is difficult to see the ignition location, and 10 to 20% of the number of ignitions is non-ignition and the ignition accuracy is low. It took more than that. In addition, when the oxyacetylene fusing machine was used, the required ignition time varied greatly due to the temperature difference between the burner inner and outer flames, and the required time became longer. In addition, the number of gas cylinders required is increased, the portability is poor, the workability is inferior, such as the need to work with two or more people, and the use of flammable acetylene gas is highly dangerous. There was a problem. The tip of the oxygen lance rod is attached to an ignition material base made of wood or compressed paper as described in
実施例5
酸素ランス棒着火試験(2):
点火手段として、電熱コイルに代えて、緊急保安炎筒の頭薬等の摩擦点火組成物を用いた以外は実施例4と同様にして、図2に示す摩擦点火組成物着火型ランス棒着火装置を作製した。摩擦点火組成物として緊急保安炎筒の頭薬を0.2g用い、火受け薬としては、文献(一般火薬学 日本火薬工業会編)に開示されている信号焔管の伝火薬を1.5g用いた。この酸素ランス棒着火装置を用いて実施例4と同様にして着火試験を行ったところ、実施例4の電熱コイル型着火装置と同様に迅速に酸素ランス棒に着火することができた。
Example 5
Oxygen lance rod ignition test (2):
The friction ignition composition ignition type lance rod ignition device shown in FIG. 2 is the same as in Example 4 except that instead of an electric heating coil, a friction ignition composition such as a head of an emergency safety flame cylinder is used as the ignition means. Was made. As a friction ignition composition, 0.2 g of the head of the emergency safety flame cylinder is used, and as the fire-receiving agent, 1.5 g of the signal flame tube transfer agent disclosed in the literature (General Explosives, Japan Explosives Industry Association) is used. Using. When this oxygen lance rod ignition device was used to conduct an ignition test in the same manner as in Example 4, the oxygen lance rod could be quickly ignited in the same manner as the electric heating coil type ignition device in Example 4.
本発明の燃焼組成物は非火薬のものであって取り扱いが容易であり、単位体積当たりの反応熱量が大きいため、着火装置を従来のものより小型化することができ、また確実かつ迅速な酸素ランス棒の着火が可能となる。また本発明の着火装置は、電熱コイルや緊急保安炎筒の頭薬等の摩擦点火組成物によって簡単、迅速に着火可能であり、着火用の大型機器、裸火や高温物体を必要としないため、使用環境を問わず、小型軽量で手軽に使用でき、また、遠隔操作で着火できるため安全なものである。したがって、酸素ランス棒着火用の燃焼組成物または着火装置として有用なものである。 The combustion composition of the present invention is non-explosive, easy to handle, and has a large amount of reaction heat per unit volume, so that the ignition device can be made smaller than the conventional one, and reliable and quick oxygen The lance rod can be ignited. Further, the ignition device of the present invention can be ignited easily and quickly by a friction ignition composition such as an electric heating coil or a head of an emergency safety flame cylinder, and does not require a large device for ignition, an open flame or a high-temperature object. Regardless of the usage environment, it is safe because it is small, light and easy to use, and can be ignited remotely. Therefore, it is useful as a combustion composition or ignition device for oxygen lance rod ignition.
1 着火用挿入穴
2 金属容器
2a 頂壁
2b 側壁
2c 底壁
3 断熱材
4 燃焼組成物
5 電熱コイル
6 摩擦点火組成物
7 火受け薬
DESCRIPTION OF
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JP2012082188A JP2013210172A (en) | 2012-03-30 | 2012-03-30 | Combustion composition for igniting oxygen lance pipe, oxygen lance pipe ignition material, and oxygen lance pipe ignition apparatus |
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