JP2018025341A

JP2018025341A - ポストミックス水素用火口及び水素ガス切断方法

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Publication number: JP2018025341A
Application number: JP2016156732A
Authority: JP
Inventors: 加藤　隆; Takashi Kato; 隆加藤; 裕貴大野; Yuki Ono; 和文戸田; Kazufumi Toda; 隆志武田; Takashi Takeda
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp; Nissan Tanaka Corp
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp; Nissan Tanaka Corp
Priority date: 2016-08-09
Filing date: 2016-08-09
Publication date: 2018-02-15
Anticipated expiration: 2036-08-09
Also published as: JP6087466B1

Abstract

【課題】厚みのある被切断材を高速で切断することができ、なお且つ、発生したノロを容易に剥離することができるポストミックス水素用火口を提供する。【解決手段】切断酸素噴出口２を中心に、半径方向の外側に向かって少なくとも、燃料ガス噴出口４と予熱酸素噴出口５とが同心状に並んで配置されると共に、切断酸素噴出口２と連通された流路７ａを介して切断用の酸素ガスが供給され、燃料ガス噴出口４と連通された流路１６を介して水素ガス又は水素ガスを主体に炭化水素系ガスを混合した混合ガスからなる燃料ガスが供給され、予熱酸素噴出口５と連通された流路１９を介して予熱用の酸素ガスが供給され、燃料ガス噴出口４から噴出される燃料ガスの流量を６０〜１６０Ｌ／分としたときに、この燃料ガスの流速が６０〜１００ｍ／秒となるように、燃料ガス噴出口４の先端面１ａにおける流路断面積が１０〜４４ｍｍ２の範囲に設定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、ポストミックス水素用火口及び水素ガス切断方法に関する。

一般的に２００ｍｍ以上の厚みを有する厚板（被切断材）をガス切断する際は、火口から噴出される燃料ガスの流量が大量となることから、逆火が発生した場合の危険性が高まる。このため、燃料ガスと予熱酸素とを火口の外側で混合燃焼させるポストミックス（アウトミックスともいう。）と呼ばれるタイプの火口が使用されている（例えば、下記特許文献１を参照。）。

ポストミックス火口を使用した場合、逆火の危険性が大幅に低減される一方で、火口の内部で燃料ガスと予熱酸素とを混合燃焼させるチップミックスと呼ばれるタイプの火口に比べて、予熱酸素と燃料ガスとの混合比率が低くなる。この場合、燃焼効率が低下するため、結果的に切断速度が遅くなる傾向がある。

そこで、下記特許文献１では、予熱酸素と燃料ガスとの混合比率を改善することで、切断効率を向上させるポストミックス火口の構造が提案されている。しかしながら、このような特許文献１に記載の火口の構造とした場合、予熱酸素と燃料ガスとの混合比率の改善が認められるものの完全ではなく、例えば板厚が２５０ｍｍの鋼材を切断する場合、その切断速度が１２０ｍｍ／分程度と低速となってしまう。また、火口の構造が複雑となるため、火口自体が非常に高価なものとなってしまう。

また、厚板のガス切断では、切断時に溶融した被切断材の一部が厚板の下面に付着する。この付着物は、ノロ（スラグ、バリともいう。）と呼ばれており、後工程の障害となるため、除去する必要がある（例えば、下記特許文献２を参照。）。

通常、ノロは、別工程により機械的に除去される、若しくは、スカーフィングと呼ばれる鋼材の極表面を溶削する方法により除去される。しかしながら、このようなノロを除去する工程を設けることで、ノロを剥離する機械をメンテナンスする際にかかる人件費などのコストや、スカーフィングで使用されるガスのコストなどが増加するといった別の問題が発生してしまう。

そこで、下記特許文献２では、２本の火口を用いて切断とノロの剥離とを同時に行うガス切断方法が提案されている。しかしながら、特許文献２に記載の方法では、工程を増やすことなく、ノロの剥離が可能となるものの、火口を常に２本使用するため、使用するガスの増加によるコスト高の問題が発生してしまう。さらに、２本の火口の間に若干のずれが生じた場合でも、ノロの剥離が困難になると考えられるため、これら２本の火口についてシビアな位置調整が必要となる。

特開平１１−１９０５０３号公報特開２０１４−８５２４号公報

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、厚みのある被切断材を高速で切断することができ、なお且つ、発生したノロを容易に剥離することができるポストミックス水素用火口、並びにそのようなポストミックス水素用火口を用いた水素ガス切断方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
（１）先端面の中心部に設けられた切断酸素噴出口を中心に、半径方向の外側に向かって少なくとも、燃料ガス噴出口と予熱酸素噴出口とが同心状に並んで配置されると共に、前記切断酸素噴出口と連通された流路を介して切断用の酸素ガスが供給され、前記燃料ガス噴出口と連通された流路を介して水素ガス又は水素ガスを主体に炭化水素系ガスを混合した混合ガスからなる燃料ガスが供給され、前記予熱酸素噴出口と連通された流路を介して予熱用の酸素ガスが供給されるポストミックス水素用火口であって、
前記燃料ガス噴出口から噴出される燃料ガスの流量を６０〜１６０Ｌ／分としたときに、この燃料ガスの流速が６０〜１００ｍ／秒となるように、前記燃料ガス噴出口の前記先端面における流路断面積が１０〜４４ｍｍ^２の範囲に設定されていることを特徴とするポストミックス水素用火口。
（２）前記予熱酸素噴出口は、断面円環状の孔部により構成され、
前記孔部の外径が１７．５〜２０ｍｍであることを特徴とする前記（１）に記載のポストミックス水素用火口。
（３）前記燃料ガス噴出口は、同一円周上に並ぶ複数の孔部により構成され、
前記複数の孔部のピッチ円直径が１３〜１４ｍｍであることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のポストミックス水素用火口。
（４）前記燃料ガス噴出口よりも内側に、カーテン酸素噴出口が同心円状に配置されると共に、前記カーテン酸素噴出口と連通された流路を介してカーテン用の酸素ガスが供給されることを特徴とする前記（１）〜（３）の何れか一項に記載のポストミックス水素用火口。
（５）前記（１）〜（４）の何れか一項に記載のポストミックス水素用火口を用いた水素ガス切断方法であって、
前記燃料ガス噴出口から燃料ガスを噴出させ、前記予熱酸素噴出口から予熱用の酸素ガスを噴出させて、前記ポストミックス水素用火口の外側で燃料ガスと予熱用の酸素ガスとを混合燃焼させながら、被切断材を予熱すると共に、前記切断酸素噴出口から切断用の酸素ガスを噴出させて、前記ポストミックス水素用火口を移動させながら、前記切断酸素噴出口から噴出された切断用の酸素ガスにより被切断材を切断することを特徴とする水素ガス切断方法。
（６）２００ｍｍ以上の厚みを有する被切断材を２５０ｍｍ／分以上の切断速度で切断することを特徴とする前記（５）に記載の水素ガス切断方法。

以上のように、本発明によれば、厚みのある被切断材を高速で切断することができ、なお且つ、発生したノロを容易に剥離することができるポストミックス水素用火口、並びにそのようなポストミックス水素用火口を用いた水素ガス切断方法を提供することが可能である。

本発明の一実施形態に係るポストミックス水素用火口の構成を示し、（ａ）はその半断面図、（ｂ）はその先端側から見た平面図である。実施例１における燃料ガスの流速と火炎長さとの関係を測定したグラフである。実施例２における燃料ガス噴出口のピッチ円直径と火炎長さとの関係を測定したグラフである。実施例３における予熱酸素噴出口の外径と火炎長さとの関係を測定したグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（ポストミックス水素用火口）
先ず、本発明の一実施形態として、例えば図１（ａ），（ｂ）に示すポストミックス水素用火口（以下、単に火口という。）１について説明する。なお、図１（ａ）は、火口１の構成を示す半断面図である。図１（ｂ）は、火口１を先端側から見た平面図である。

火口１は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、先端面１ａの中心部に設けられた切断酸素噴出口２を中心に、半径方向の外側に向かって、カーテン酸素噴出口３と燃料ガス噴出口４と予熱酸素噴出口５とが同心状に並んで配置された構造を有している。

具体的に、この火口１は、火口ボディ６と、火口ボディ６を貫通した状態で配置されたインナーノズル７と、火口ボディ６の先端側に位置して、インナーノズル７の外側に同心円状に配置された第１のアウターノズル８と、火口ボディ６の先端側に位置して、第１のアウターノズル８の外側に同心円状に配置された第２のアウターノズル９と、火口ボディ６の先端側に位置して、第２のアウターノズル９の外側に同心円状に配置された第３のアウターノズル１０とを備えている。

なお、火口ボディ６、インナーノズル７、第１〜第３のアウターノズル８〜１０は、例えば銅又は銅合金（黄銅）などの熱伝導性に優れた金属材料を用いて形成されているが、これらの金属材料を用いたものに必ずしも限定されるものではない。

火口ボディ６は、軸線方向に貫通する断面円形状の中心孔６ａを有して、全体として略円筒状に形成されている。また、火口ボディ６の基端側には、後述する酸素ガス及び燃料ガスを供給する吹管（図示せず。）に連結される連結部１１を有している。

連結部１１は、その基端側に向かって円錐台状に形成されたテーパー面１１ａを有している。また、連結部１１には、その基端側から順に、第１のリング溝１２ａと第２のリング溝１２ｂと第３のリング溝１２ｃとが軸線方向に並んで設けられている。第１のリング溝１２ａと第２のリング溝１２ｂと第３のリング溝１２ｃとは、それぞれ連結部１１のテーパー面１１ａを周方向に全周に亘って切り欠くことにより形成されている。

火口ボディ６には、この火口ボディ６の内側（中心孔６ａ）と第１のリング溝１２ａとの間を半径方向に連通させる複数の第１の連通孔１３ａが周方向に放射状に並んで設けられている。火口ボディ６には、この火口ボディ６の先端と第２のリング溝１２ｂとの間を軸線方向に連通させる複数の第２の連通孔１３ｂが周方向に放射状に並んで設けられている。火口ボディ６には、この火口ボディ６の先端と第３のリング溝１２ｃとの間を軸線方向に連通させる複数の第３の連通孔１３ｃが周方向に放射状に並んで設けられている。

インナーノズル７は、軸線方向に貫通する断面円形状の中心孔７ａを有して、全体として略円筒状に形成されている。また、インナーノズル７の基端側には、フランジ部７ｂが拡径方向に突出して設けられている。一方、中心孔６ａの基端側には、この中心孔６ａよりも拡径された拡径部６ｂが設けられている。また、拡径部６ｂの内側には、雌ネジ部６ｃが設けられている。

インナーノズル７は、火口ボディ６の基端側から中心孔６ａの内側に挿入されることによって、中心孔６ａと拡径部６ｂとの間の段差部分にフランジ部６ｂが当接された状態となる。この状態で、雌ネジ部６ｃと螺合される雄ネジ部１４ａが設けられた抜け止めナット１４を拡径部６ｂの内側に取り付ける。これにより、インナーノズル７は、火口ボディ６の中心孔６ａを貫通した状態で、この火口ボディ６の内側に取り付けられている。

インナーノズル７の中心孔７ａは、切断用の酸素ガスが供給される切断酸素用流路を形成している。そして、中心孔７ａの先端は、この切断酸素用流路を介して供給された酸素ガスを噴出する断面円形状の切断酸素噴出口２を形成している。

第１のアウターノズル８は、軸線方向に貫通する断面円形状の中心孔８ａを有して、全体として略円筒状に形成されている。第１のアウターノズル８は、中心孔８ａと火口ボディ６の中心孔６ａとが連続するように、火口ボディ６の先端側に螺合により取り付けられている。

これにより、火口ボディ６及び第１のアウターノズル８とインナーノズル７との間には、複数の第１の連通孔１３ａを介してカーテン用の酸素ガスが供給されるカーテン酸素用流路１５が形成されている。そして、カーテン酸素用流路１５の先端は、このカーテン酸素用流路１５を介して供給された酸素ガスを噴出する断面円環状のカーテン酸素噴出口３を形成している。

第２のアウターノズル９は、軸線方向に貫通する断面円形状の中心孔９ａを有して、全体として略円筒状に形成されている。第２のアウターノズル９は、第１のアウターノズル８の周囲を囲むように、火口ボディ６の先端側に螺合により取り付けられている。

これにより、第２のアウターノズル９と第１のアウターノズル８との間には、複数の第２の連通孔１３ｂを介して燃料ガスが供給される燃料ガス用流路１６が形成されている。

また、第１のアウターノズル８の先端側は、第２のアウターノズル９の中心孔９ａと同径とされており、中心孔９ａの内側に嵌合された状態となっている。そして、第１のアウターノズル８の先端側には、この第１のアウターノズル８の先端と燃料ガス用流路１６との間を軸線方向に連通させる複数の燃料ガス噴出孔１７が周方向に放射状に並んで設けられている。そして、各燃料ガス噴出孔１７の先端は、燃料ガス用流路１６を介して供給された燃料ガスを噴出する断面円形状の燃料ガス噴出口４を形成している。

第３のアウターノズル１０は、軸線方向に貫通する断面円形状の中心孔１０ａを有して、全体として略円筒状に形成されている。第３のアウターノズル１０は、第２のアウターノズル９の周囲を囲むように、火口ボディ６の先端側に螺合により取り付けられている。また、第３のアウターノズル１０の基端側の外周面には、吹管に螺合により取り付けるための火口止めナット１８が設けられている。火口止めナット１８には、雄ネジ部１８ａが形成されている。

これにより、第３のアウターノズル１０と第２のアウターノズル９との間には、複数の第３の連通孔１３ｃを介して予熱用の酸素ガスが供給される予熱酸素用流路１９が形成されている。そして、予熱酸素用流路１９の先端は、この予熱酸素用流路１９を介して供給された酸素ガスを噴出する断面円環状の予熱酸素噴出口５を形成している。

（水素ガス切断方法）
次に、上記火口１を用いた水素ガス切断方法について説明する。
本実施形態の水素ガス切断方法では、先ず、酸素ガス及び燃料ガスを供給する吹管に、上記火口１を火口止めナット１８により取り付ける。

次に、吹管から複数の第２の連通孔１３ｂ、燃料ガス用流路１６及び複数の燃料ガス噴出孔１７を介して供給される燃料ガスを燃料ガス噴出口４から噴出させ、複数の第３の連通孔１３ｃ及び予熱酸素用流路１９を介して供給される予熱用の酸素ガスを予熱酸素噴出口５から噴出させる。そして、これら燃料ガスと予熱用の酸素ガスとを火口１の外側で混合して燃焼させながら、この燃焼により生じた火炎によって、被切断材の切断すべき箇所を予熱する。

また、吹管からインナーノズル７の中心孔７ａ（切断酸素用流路）を介して供給される切断用の酸素ガスを切断酸素噴出口２から噴出させると共に、吹管から複数の第１の連通孔１３ａ及びカーテン酸素用流路１５を介して供給されるカーテン用の酸素ガスをカーテン酸素噴出口３から切断用の酸素ガスの周囲を取り巻くように噴出させる。

これにより、火炎によって予熱された箇所を切断酸素噴出口２から噴出された切断用の酸素ガスにより切断することができる。また、火口１を移動させることによって、被切断材の切断すべき箇所を継続して切断することができる。

ところで、本実施形態の火口１では、燃料ガスとして、水素ガス又は水素ガスを主体に炭化水素系ガスを混合した混合ガスを用いている。炭化水素系ガスとしては、例えばプロパンガス（ＬＰＧ）を用いることができる。本実施形態の火口１では、このような水素を主体とした燃料ガスを用いることで、切断時に生じたノロの剥離性を良好なものとすることができる。

また、ノロの剥離性のみに着目した場合は、水素ガスのみからなる燃料ガスを用いることが好ましい。一方、水素は単位体積当たりの熱量が小さい（プロパンガスの約１／８）ことから、水素ガスのみからなる燃料ガスを用いた場合は、切断開始のための予熱時間が長くなり、切断中の燃料ガスの流量を大きくしなければならなくなる。

このため、一般的には水素ガスに炭化水素系ガスを混合した燃料ガスを用いることが好ましい。水素ガスに対する炭化水素系ガスの混合比率は、炭化水素系ガスの割合が５０％を超えると、ノロの剥離性に影響するため、５０％未満とすることが好ましく、より好ましくは４０％以下である。

また、本実施形態の火口１では、先端面１ａにおいて切断酸素噴出口２を中心に同一円周上に並ぶ複数の燃料ガス噴出口４から燃料ガスを均等に噴出する構成となっている。一方、上述したカーテン酸素噴出口３や予熱酸素噴出口５と同様に、燃料ガス用流路１６の先端により燃料ガス噴出口４を断面円環状に形成した場合には、第１のアウターノズル８に対する第２のアウターノズル９の偏心により流路が狭くなる箇所と広くなる箇所とが発生し、燃料ガスの燃焼により発生する火炎が不安定となる現象が確認されている。したがって、燃料ガス噴出口４については、上述した切断酸素噴出口２を中心に同一円周上に並ぶ複数の燃料ガス噴出孔１７の先端により構成することが好ましい。

ここで、ノロの剥離性は、切断用の酸素ガスによる溶かされた被切断材（鋼板など。）の酸化が進むほど良好になると言われている。また、火口１による切断能力を向上させるためには、切断酸素噴出口２から噴出される酸素ガスの純度及び圧力をより遠方まで保持していることが重要となる。すなわち、可視できる火炎の長さをより長くすることができれば、厚みの厚い被切断材のガス切断をより効率良く行うことが可能となる。

そこで、本発明では、このような火炎の長さが最大となる火口１の構造について鋭意検討を行った。その結果、本実施形態の火口１では、燃料ガス噴出口４から噴出される燃料ガスの流量を６０〜１６０Ｌ／分としたときに、この燃料ガスの流速が６０〜１００ｍ／秒となるように、燃料ガス噴出口４の先端面１ａにおける流路断面積を設定することが好ましいとの知見を得るに至った。

すなわち、燃料ガスは、上述した水素ガスに対する炭化水素系ガスの混合比率により必要な流量が変化する。例えば、水素ガスのみからなる場合、燃料ガスの流量は１６０Ｌ／分となり、水素ガスに対する炭化水素系ガスの混合比率が５０％の場合、燃料ガスの流量は６０Ｌ／分となる。

このような燃料ガスの流量で燃料ガス噴出口４から噴出される燃料ガスの流速を６０〜１００ｍ／秒とするためには、燃料ガス噴出口４の先端面１ａにおける流路断面積を１０〜４４ｍｍ^２とすることが好ましい。なお、燃料ガス噴出口４の先端面１ａにおける流路断面積は、燃料ガス噴出口４を構成する複数の燃料ガス噴出孔１７の先端面１ａにおける断面積の総和により求めることができる。

また、予熱酸素噴出口５の外径は、１７．５〜２０ｍｍの範囲に設定されていることが好ましい。これにより、酸素ガスと燃料ガスとの混合比率が向上し、火炎が強力となることで、火炎の長さをより延ばすことが可能である。

さらに、燃料ガス噴出口４を構成する複数の燃料ガス噴出孔１７のピッチ円直径（ＰＣＤ）は、１３〜１４ｍｍであることが好ましい。なお、燃料ガス噴出孔１７のＰＣＤは、同一円周上に並ぶ各燃料ガス噴出孔１７の中心を結ぶ円の直径を表す。

以上のように、本実施形態の火口１では、上述した水素を主体とした燃料ガスを用い、火炎の長さが最大となる構造とすることで、厚みの厚い被切断材を切断する際の切断速度を高めることが可能である。具体的に、本実施形態の水素ガス切断方法では、上記火口１を用いることによって、２００ｍｍ以上の厚みを有する被切断材を２５０ｍｍ／分以上の切断速度で切断することが可能である。

また、本実施形態の火口１では、上述したノロを除去するための特別の機器や工程を設けることなく、ノロを容易に剥離することができ、この火口１の構造を複雑化させることなく安価とすることが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
具体的に、本発明は、上記火口１の構成に必ずしも限定されるものではなく、適宜変更を加えることが可能である。例えば、上記火口１では、燃料ガス噴出口４よりも内側にカーテン酸素噴出口３が配置された構成となっているが、カーテン酸素噴出口３については、切断用の酸素ガスの純度を保持すると共に、燃料ガスの燃焼を補助する上で有効であるが、必ずしも必要な構成ではなく、場合によって省略することも可能である。

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

（実施例１）
実施例１では、燃料ガスとして、水素にＬＰＧを２％混合した混合ガスを用いて、燃料ガスの流量を一定（７０Ｌ／分）としたまま、上記燃料ガス噴出口４の先端面１ａにおける流路断面積を変化させた。そのときの燃料ガス噴出口４から噴出される燃料ガスの流速（ｍ／秒）と、可視できる火炎の長さ（ｍｍ）との関係を測定した結果を図２に示す。

図２に示すように、燃料ガスの流速が速すぎても遅すぎても、火炎の長さが短くなる傾向を示していることがわかる。その中で、燃料ガスの流速が６０〜１００ｍ／秒となる範囲で火炎の長さが最大となっていることがわかる。

（実施例２）
実施例２では、燃料ガスとして、水素にＬＰＧを２％混合した混合ガスを用いて、燃料ガスの流量を一定（７０Ｌ／分）としたまま、上記燃料ガス噴出口４を構成する燃料ガス噴出孔１７のＰＣＤ（ｍｍ）をφ１２．０、φ１３．５、φ１４．７に変化させた。そのときの燃料ガス噴出孔１７のＰＣＤ（ｍｍ）と、可視できる火炎の長さ（ｍｍ）との関係を測定した結果を図３に示す。

図３に示すように、上記実施例１の燃料ガスの流速による影響ほど顕著ではないものの、燃料ガス噴出孔１７のＰＣＤがφ１３．５のとき、火炎長さが最大となっていることがわかる。

（実施例３）
実施例３では、水素にＬＰＧを２％混合した混合ガスを用いて、燃料ガスの流量を一定（７０Ｌ／分）とし、燃料ガス噴出孔１７のＰＣＤ（ｍｍ）をφ１３．５としたまま、予熱酸素噴出口５の外径（ｍｍ）をφ１７．５〜φ２３．５の範囲で変化させた。そのときの予熱酸素噴出口５の外径（ｍｍ）と、可視できる火炎の長さ（ｍｍ）との関係を測定した結果を図４に示す。

図４に示すように、予熱酸素噴出口５の外径がφ１７．５〜φ２０．０となる範囲では、火炎の長さに大きな変化が見られなかったものの、φ２０．０を超える範囲では、火炎の長さが短くなることがわかる。

上記実施例１〜３の測定結果により得られる火炎の長さは、最大で約４２０ｍｍであった。上記火口１を用いた場合、ノロの剥離性が良好となる条件で切断できる被切断材の厚みは、一般的なポストミックス火口により切断可能な２００ｍｍから、火炎による酸素純度及び圧力の保持が可能な４００ｍｍまでとなった。

（実施例４）
上記実施例１〜３により得られた最適値を用いて作製された実施例４となる火口と、比較例１となる火口とを用いて、実際に厚み２５０ｍｍの被切断材（鋼板）を切断したときの「切断速度（ｍｍ／分）」、「切り残しの有無」及び「ノロの剥離性」の評価を行った。その評価結果をまとめたものを下記表１に示す。なお、切断速度は、切り残しが無く被切断材を切断できる最大の速度である。また、ノロの剥離性は、市販のケレンで１０秒以内にノロが剥離できた場合を「良好」と判断した。

表１に示すように、実施例４の火口は、比較例１の火口に比べて、切断速度が高く、ノロの剥離性が良好であった。

１…ポストミックス水素用火口１ａ…先端面２…切断酸素噴出口３…カーテン酸素噴出口４…燃料ガス噴出口５…予熱酸素噴出口６…火口ボディ７…インナーノズル７ａ…中心孔（切断ガス用流路）８…第１のアウターノズル９…第２のアウターノズル１０…第３のアウターノズル１１…連結部１２ａ…第１のリング溝１２ｂ…第２のリング溝１２ｃ…第３のリング溝１３ａ…第１の連通孔１３ｂ…第２の連通孔１３ｃ…第３の連通孔１４…抜け止めナット１５…カーテン酸素用流路１６…燃料ガス用流路１７…燃料ガス噴出孔１８…火口止めナット１９…予熱酸素用流路

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
（１）先端面の中心部に設けられた切断酸素噴出口を中心に、半径方向の外側に向かって少なくとも、燃料ガス噴出口と予熱酸素噴出口とが同心状に並んで配置されると共に、前記切断酸素噴出口と連通された流路を介して切断用の酸素ガスが供給され、前記燃料ガス噴出口と連通された流路を介して水素ガス又は水素ガスを主体に炭化水素系ガスを混合した混合ガスからなる燃料ガスが供給され、前記予熱酸素噴出口と連通された流路を介して予熱用の酸素ガスが供給されるポストミックス水素用火口であって、
前記燃料ガス噴出口から噴出される燃料ガスの流量を６０〜１６０Ｌ／分としたときに、この燃料ガスの流速が６０〜１００ｍ／秒となるように、前記燃料ガス噴出口の前記先端面における流路断面積が１０〜４４ｍｍ^２の範囲に設定されていることを特徴とするポストミックス水素用火口。
（２）前記予熱酸素噴出口は、断面円環状の孔部により構成され、
前記孔部の外径が１７．５〜２０ｍｍであることを特徴とする前記（１）に記載のポストミックス水素用火口。
（３）前記燃料ガス噴出口は、同一円周上に並ぶ複数の孔部により構成され、
前記複数の孔部のピッチ円直径が１３〜１４ｍｍであることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のポストミックス水素用火口。
（４）前記燃料ガス噴出口よりも内側に、カーテン酸素噴出口が同心円状に配置されると共に、前記カーテン酸素噴出口と連通された流路を介してカーテン用の酸素ガスが供給されることを特徴とする前記（１）〜（３）の何れか一項に記載のポストミックス水素用火口。
（５）前記（１）〜（４）の何れか一項に記載のポストミックス水素用火口を用いた水素ガス切断方法であって、
前記燃料ガス噴出口から燃料ガスを噴出させ、前記予熱酸素噴出口から予熱用の酸素ガスを噴出させて、前記ポストミックス水素用火口の外側で燃料ガスと予熱用の酸素ガスとを混合燃焼させながら、被切断材を予熱すると共に、前記切断酸素噴出口から切断用の酸素ガスを噴出させて、前記ポストミックス水素用火口を移動させながら、前記切断酸素噴出口から噴出された切断用の酸素ガスにより被切断材を切断することを特徴とする水素ガス切断方法。

Claims

先端面の中心部に設けられた切断酸素噴出口を中心に、半径方向の外側に向かって少なくとも、燃料ガス噴出口と予熱酸素噴出口とが同心状に並んで配置されると共に、前記切断酸素噴出口と連通された流路を介して切断用の酸素ガスが供給され、前記燃料ガス噴出口と連通された流路を介して水素ガス又は水素ガスを主体に炭化水素系ガスを混合した混合ガスからなる燃料ガスが供給され、前記予熱酸素噴出口と連通された流路を介して予熱用の酸素ガスが供給されるポストミックス水素用火口であって、
前記燃料ガス噴出口から噴出される燃料ガスの流量を６０〜１６０Ｌ／分としたときに、この燃料ガスの流速が６０〜１００ｍ／秒となるように、前記燃料ガス噴出口の前記先端面における流路断面積が１０〜４４ｍｍ^２の範囲に設定されていることを特徴とするポストミックス水素用火口。
前記予熱酸素噴出口は、断面円環状の孔部により構成され、
前記孔部の外径が１７．５〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のポストミックス水素用火口。
前記燃料ガス噴出口は、同一円周上に並ぶ複数の孔部により構成され、
前記複数の孔部のピッチ円直径が１３〜１４ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のポストミックス水素用火口。
前記燃料ガス噴出口よりも内側に、カーテン酸素噴出口が同心円状に配置されると共に、前記カーテン酸素噴出口と連通された流路を介してカーテン用の酸素ガスが供給されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のポストミックス水素用火口。
請求項１〜４の何れか一項に記載のポストミックス水素用火口を用いた水素ガス切断方法であって、
前記燃料ガス噴出口から燃料ガスを噴出させ、前記予熱酸素噴出口から予熱用の酸素ガスを噴出させて、前記ポストミックス水素用火口の外側で燃料ガスと予熱用の酸素ガスとを混合燃焼させながら、被切断材を予熱すると共に、前記切断酸素噴出口から切断用の酸素ガスを噴出させて、前記ポストミックス水素用火口を移動させながら、前記切断酸素噴出口から噴出された切断用の酸素ガスにより被切断材を切断することを特徴とする水素ガス切断方法。
２００ｍｍ以上の厚みを有する被切断材を２５０ｍｍ／分以上の切断速度で切断することを特徴とする請求項５に記載の水素ガス切断方法。