JP3435150B2 - 高圧高速切断火口 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造鋳片を始
めとする厚い鋼板等のガス切断に用いて好適な高圧高速
切断火口（以下、火口と略称する。）に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明者らは、先に、例えば実公平５−
３９２９３号に開示された火口を提案した。この火口
は、その先端面中央部に開口する切断酸素噴出孔の周囲
に、内側から、第一の酸素噴出孔群と、第一の燃料ガス
噴出孔群と、第二の燃料ガス噴出孔群と、酸素噴出口
（または第二の酸素噴出孔群）とを、切断酸素噴出孔と
同軸をなす輪状に配設したものである。また、上記燃料
ガス噴出孔群が、第一及び第二の燃料ガス噴出孔群から
なる二重ではなく、一重であるものも存在する。

【０００３】これら火口は、その最外周部に形成された
カバー、あるいは火口の最外周部に着脱自在に嵌合され
る取付ナットを介して、上記火口より大径の、酸素及び
燃料ガス供給用の吹管の先端に、着脱自在に取り付けら
れる。この場合、これらカバーまたは取付ナットと吹管
とは、カバーまたは取付ナットの基端部外周面に形成さ
れた雄ねじ部を、吹管の先端部内周面に形成された雌ね
じ部に螺合させ、締結することにより取り付けられる。

【０００４】また、これら火口を用いた鋼材の切断に際
しては、切断酸素噴出孔から高圧の切断酸素噴出流を噴
出させるとともに、その周囲から噴出された酸素と燃料
ガスとにより、切断酸素噴出流を囲む加熱炎群を形成す
る。そして、その結果得られる高温高圧の切断酸素噴出
流を鋼材の表面に向け噴射することにより、鋼材が、３
０００℃程度の温度で加熱され、切断される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記鋼材の
切断に際しては、鋼材が厚いため、切断に伴い多量のス
ラグ（加熱された鋼材の急速な酸化により発生する酸化
第一鉄、酸化第二鉄等）が発生する。このスラグは、加
熱時に溶融状態で火口側にも飛散し、上記カバーまたは
取付ナットと吹管との取付部（後述する図１及び図３に
矢印Ａで示す部分）に付着することが多い。取付部Ａに
付着したスラグは、取付部Ａにて冷却されて固着し、吹
管に対する火口の着脱作業を困難とするばかりではな
く、取付部Ａを傷付けるため、その都度吹管や火口を修
理し、場合によっては、吹管を交換する必要があった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、上記取付部Ａへのスラグの付着を防止し、吹管及び
火口の寿命を延長させるとともに、吹管に対する火口の
着脱作業を容易化することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、先端面に切断
酸素噴出孔が開口し、切断酸素噴出孔を中心として内側
から、酸素噴出孔群と、燃料ガス噴出孔群と、酸素噴出
口とが、上記切断酸素噴出孔と同軸をなす輪状に配設さ
れ、上記切断酸素噴出孔から噴出する高圧の気流により
鋼材を切断する高圧高速切断火口において、上記火口
が、その最外周部に形成されたカバー、あるいはその最
外周部に着脱自在に嵌合される取付ナットを介して、上
記火口より大径の、酸素及び燃料ガス供給用の吹管の先
端に着脱自在に取り付けられるとともに、上記カバーま
たは取付ナットに、その外周端から径方向外方に延設さ
れ、上記吹管への上記火口の取付時に上記カバーまたは
取付ナットと上記吹管との取付部を先端側から覆い、上
記鋼材の切断に伴い発生するスラグの上記取付部への付
着を防止する鍔を設けたことを特徴としている。

【０００８】この場合、上記鍔は、上記カバーまたは取
付ナットの基端縁に形成することが望ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明の実
施形態について説明する。本発明の第一の実施形態を図
１及び図２に示す。符号１０は吹管で、吹管１０は円筒
状をなし、その先端（図１中下端）面中央部には、基端
側に凹なる擂鉢状のテーパ面１０ａが形成されている。
テーパ面１０ａの中央には、切断酸素供給用の流路１０
ｂが、吹管１０と同軸をなすよう形成されるとともに、
テーパ面１０ａには、酸素、燃料ガス、及び酸素供給用
の流路１０ｃ，１０ｄ，１０ｅの先端がそれぞれ開口し
ている。

【００１０】符号１は火口本体で、火口本体１は円筒状
をなし、その基端側（図１中上端側）は、基端側に凸な
る円錐状のテーパ面１ａとされ、火口本体１は、このテ
ーパ面１ａを吹管１０のテーパ面１０ａに密着させるこ
とにより、吹管１０に連結される。また、テーパ面１ａ
には、吹管１０からそれぞれ酸素、燃料ガス、及び酸素
の供給を受ける凹部１ｂ，１ｃ，１ｄが、吹管１０のテ
ーパ面１０ａに形成された流路１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ
とそれぞれ連通するよう形成されている。更に、凹部１
ｂからは、火口本体１の内周側に向け流路１ｅが形成さ
れ、凹部１ｃ，１ｄからは、火口本体１の先端側にそれ
ぞれ延びる流路１ｆ，１ｇが、火口本体１と略同軸をな
す輪状に配設されている。

【００１１】符号２は、基端側から火口本体１内に挿入
され、ナット３により抜け止めされたスリーブ２で、ス
リーブ２は円筒状をなし、その中央部には、切断酸素供
給用の流路２ａが、スリーブ２と同軸をなすよう形成さ
れている。また、流路２ａの基端は、吹管１０に形成さ
れた流路１０ｂに連通されるとともに、流路２ａの先端
は、先端側に向けダイバージェント形状をなす切断酸素
噴出孔２ｂとされている。

【００１２】符号４は、火口本体１の先端に取り付けら
れてスリーブ２の周囲を覆う筒状体で、筒状体４は円筒
状をなし、その周囲は、同じく火口本体１の先端に取り
付けられた、円筒状をなす筒状体５で覆われている。ま
た、スリーブ２と筒状体４との間には、酸素供給用の流
路６が形成されている。流路６の基端は流路１ｅに連結
されるとともに、流路６の先端は、切断酸素噴出孔２ｂ
と同軸をなす輪状に配設された酸素噴出孔群６ａとされ
ている。更に、筒状体４，５の間には、燃料ガス供給用
の流路７が形成されている。流路７の基端は流路１ｆに
連結されるとともに、流路７の先端は、酸素噴出孔群６
ａの径方向外方にて、切断酸素噴出孔２ｂと同軸をなす
輪状に配設された第二の燃料ガス噴出孔群７ａとされて
いる。

【００１３】符号８は筒状体５の周囲を覆うカバー８
で、カバー８の基端部外周面には、吹管１０の先端部内
周面に形成された雌ねじ部１０ｆと螺合し、カバー８を
含む火口（後述）を吹管１０に取り付けるための雄ねじ
部８ａが螺設されている。また、カバー８の先端部外周
面には、カバー８回動用の、端面視して正六角形状をな
すナット部８ｂが形成されている。更に、ナット部８ｂ
の基端縁には、その外周端から径方向外方に延設され、
火口を吹管１０に取り付けた際にカバー８と吹管１０と
の取付部Ａを先端側から覆う、円盤状の鍔８ｃが形成さ
れている。

【００１４】また、筒状体５とカバー８との間には、酸
素供給用の流路９が形成されている。流路９の基端は流
路１ｇに連結されるとともに、流路９の先端は、第二の
燃料ガス噴出孔群７ａの径方向外方にて、切断酸素噴出
孔２ｂと同軸をなす輪状に形成された酸素噴出口９ａと
されている。

【００１５】符号６ｂ，７ｂは、筒状体４内にて、流路
６，７から分岐し、それぞれ先端側に向け傾斜して延び
る流路で、これら流路６ｂ，７ｂの先端は、酸素噴出孔
群６ａと第二の燃料ガス噴出孔群７ａとの間にて、筒状
体４の先端面に、筒状体４の周方向に沿って交互に開口
している。その結果、酸素噴出孔群６ａと第二の燃料ガ
ス噴出孔群７ａとの間には、加熱及び燃焼向上用の補助
酸素噴出孔群６ｃと第一の燃料ガス噴出孔群７ｃとが、
全体として切断酸素噴出孔２ｂと同軸をなす輪状を呈す
るよう、交互に配設されている。そして、上記火口本体
１、スリーブ２、ナット３、筒状体４，５、及びカバー
８により、吹管１０より小径の火口１１が形成されてい
る。

【００１６】鋼材の切断に際しては、まず、火口１１を
吹管１０に取り付けて吹管１０のバルブを開き、流路１
０ｄに燃料ガスを供給し、燃焼ガスを、流路１０ｄ、凹
部１ｃ、流路１ｆ，７，７ｂを介して、第一の燃料ガス
噴出孔群７ｃ及び第二の燃料ガス噴出孔群７ａから噴出
させる。また、ほぼ同時に、流路１０ｃ，１０ｅに酸素
を供給し、酸素を、流路１０ｃ、凹部１ｂ、流路１ｅ，
６，６ｂ、及び流路１０ｅ、凹部１ｄ、流路１ｇ，９を
介して、酸素噴出孔群６ａ、補助酸素噴出孔群６ｃ、及
び酸素噴出口９ａからそれぞれ噴出させる。

【００１７】そして、この状態で火口１１に点火して切
断すべき鋼材を加熱した後、あるいは、上記した燃料ガ
ス及び酸素の供給と同時に、流路１０ｂに酸素を供給
し、流路２ａを介して、切断酸素噴出孔２ｂから高圧で
噴出させる。すると、切断酸素噴出孔２ｂから噴出した
酸素により、超高速の切断酸素噴出流が形成される。ま
た、切断酸素噴出流の周囲には、酸素と燃料ガスにより
２重の加熱炎群が形成される。この際、内側の加熱炎群
が、外側の加熱炎群との相乗効果で伸張するので、切断
酸素噴出流における運動エネルギーの減衰が抑制され
る。従って、切断酸素噴出流のジェット効果が高めら
れ、その結果、切断酸素噴出流によるガス切断を、厚い
鋼材に対しても効率よく行うことができる。

【００１８】また、カバー８と吹管１０との取付部Ａが
鍔８ｃにより先端側から覆われているため、切断に伴い
発生したスラグが火口１１側に飛散しても、取付部Ａへ
のスラグの付着が鍔８ｃにより防止される。従って、取
付部Ａへのスラグの付着による取付部Ａの損傷が防止さ
れ、かつ吹管１０に対する火口１１の着脱作業に支障が
生じることもない。その結果、吹管１０及び火口１１の
寿命が延長されるとともに、吹管１０に対する火口１１
の着脱作業が容易化される。

【００１９】本発明の第二の実施形態を図３及び図４に
示す。本実施形態では、火口本体１は主として同一部材
からなる一体式とされ、流路１ｆの先端が燃料ガス噴出
孔群とされている。また、流路１ｅ，１ｇの先端は、酸
素供給用の流路６，１３にそれぞれ連結されている。そ
して、火口本体１、スリーブ２、及びスリーブ２抜け止
め用のナット３等により、吹管１０より小径の火口１４
が形成されている。

【００２０】また、符号１５は、火口１４の最外周部に
その先端１２側から着脱自在に嵌合され、火口１４を吹
管１０に取り付けるための取付ナットで、取付ナット１
５は、図４に示すように、吹管１０より小径の円筒状を
なし、かつその基端部外周面には、吹管１０の先端部内
周面に形成された雌ねじ部１０ｆと螺合し、火口１４を
吹管１０に取り付けるための雄ねじ部１５ａが螺設され
ている。また、取付ナット１５の先端部外周面には、取
付ナット１５回動用の、端面視して正六角形状をなすナ
ット部１５ｂが形成されている。更に、ナット部１５ｂ
の基端縁には、その外周端から径方向外方に延設され、
火口１４を吹管１０に取り付けた際に取付ナット１５と
吹管１０との取付部Ａを先端側から覆う、円盤状の鍔１
５ｃが形成されている。

【００２１】本実施形態の火口１４では、流路２ａの先
端に形成された切断酸素噴出孔（図示せず。）から噴出
する酸素により切断酸素噴出流を形成するとともに、流
路６の先端に形成された酸素噴出孔群（図示せず。）か
ら酸素を噴出する。また、上記燃料ガス噴出孔群から噴
出する燃焼ガスと、流路１３の先端に形成された酸素噴
出口（図示せず。）から噴出する酸素等により、加熱炎
群を形成する。そして、これら切断酸素噴出流や加熱炎
群等により、鋼材が効率的にガス切断される。

【００２２】また、取付ナット１５と吹管１０との取付
部Ａが鍔１５ｃにより先端側から覆われているため、切
断に伴い発生したスラグが火口１４側に飛散しても、取
付部Ａへのスラグの付着が鍔１５ｃにより防止される。
従って、本実施形態においても、取付部Ａへのスラグの
付着による取付部Ａの損傷が防止され、かつ吹管１０に
対する火口１４の着脱作業に支障が生じることもない。
その結果、吹管１０及び火口１４の寿命が延長されると
ともに、吹管１０に対する火口１４の着脱作業が容易化
される。

【００２３】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、具体的な使用環境等に応じ、本発明の趣
旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言
うまでもない。例えば、上記の各実施形態において、酸
素噴出口を、切断酸素噴出孔と同軸をなす輪状に配設さ
れた複数の酸素噴出孔群（第二の酸素噴出孔群）として
もよい。

【００２４】また、上記した第一の実施形態では、酸素
噴出孔群６ａや第二の燃料ガス噴出孔群７ａを、スリー
ブ２や筒状体４の先端を周方向に沿って間欠的に切り欠
くことにより形成しているが、必要に応じ、これらの孔
を、切断酸素噴出孔２ｂと同軸をなす輪状に配設された
複数の円孔としてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、カ
バーまたは取付ナットと吹管との取付部の損傷が防止さ
れ、かつ取付部へのスラグの付着により吹管に対する火
口の着脱作業に支障が生じることもないため、吹管及び
火口の寿命が延長されるとともに、吹管に対する火口の
着脱作業が容易化されるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一の実施形態を説明するための、
吹管の先端部及び火口の一部断面図である。

【図２】 図１に示す吹管及び火口の、図１の矢印Ｉに
沿った正面図である。

【図３】 本発明の第二の実施形態を説明するための、
吹管の先端部及び火口の一部断面図並びに取付ナットの
側面図である。

【図４】 図３に示す取付ナットの一部断面図である。

【符号の説明】

２ｂ 切断酸素噴出孔 ６ａ 酸素噴出孔群 ７ａ 第二の燃料ガス噴出孔群（燃料ガス噴出孔群） ７ｃ 第一の燃料ガス噴出孔群（燃料ガス噴出孔群） ８ カバー ８ｂ，１５ｂ ナット部 ８ｃ，１５ｃ 鍔 ９ａ 酸素噴出口 １０ 吹管 １１，１４ 火口 １５ 取付ナット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｄ 14/54 Ｆ２３Ｄ 14/54 Ａ // Ｂ２３Ｋ 7/00 ５０８ Ｂ２３Ｋ 7/00 ５０８Ａ Ｂ２３Ｋ 103:04 103:04 (56)参考文献 特開 昭53−95856（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−117910（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−41957（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−133525（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−141524（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−160132（ＪＰ，Ｕ) 登録実用新案3042566（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23D 14/38 - 14/58 B23K 7/00 - 7/10

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端面に切断酸素噴出孔が開口し、この
   切断酸素噴出孔を中心として内側から、酸素噴出孔群
   と、燃料ガス噴出孔群と、酸素噴出口とが、上記切断酸
   素噴出孔と同軸をなす輪状に配設され、上記切断酸素噴
   出孔から噴出する高圧の気流により鋼材を切断する高圧
   高速切断火口において、 上記火口が、その最外周部に形成されたカバーを介し
   て、上記火口より大径の、酸素及び燃料ガス供給用の吹
   管の先端に着脱自在に取り付けられるとともに、 上記カバーに、その外周端から径方向外方に延設され、
   上記吹管への上記火口の取付時に上記カバーと上記吹管
   との取付部を先端側から覆い、上記鋼材の切断に伴い発
   生するスラグの上記取付部への付着を防止する鍔を設け
   たことを特徴とする高圧高速切断火口。
2. 【請求項２】 先端面に切断酸素噴出孔が開口し、切断
   酸素噴出孔を中心として内側から、酸素噴出孔群と、燃
   料ガス噴出孔群と、酸素噴出口とが、上記切断酸素噴出
   孔と同軸をなす輪状に配設され、上記切断酸素噴出孔か
   ら噴出する高圧の気流により鋼材を切断する高圧高速切
   断火口において、 上記火口が、その最外周部に着脱自在に嵌合される取付
   ナットを介して、この取付ナットより大径の、酸素及び
   燃料ガス供給用の吹管の先端に着脱自在に取り付けられ
   るとともに、 上記取付ナットに、その外周端から径方向外方に延設さ
   れ、上記吹管への上記火口の取付時に上記取付ナットと
   上記吹管との取付部を先端側から覆い、上記鋼材の切断
   に伴い発生するスラグの上記取付部への付着を防止する
   鍔を設けたことを特徴とする高圧高速切断火口。
3. 【請求項３】 上記鍔が、上記カバーの外周面に形成さ
   れた、上記カバー回動用のナット部の基端縁に形成され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の高圧高速切断
   火口。
4. 【請求項４】 上記鍔が、上記取付ナットの基端縁に形
   成されていることを特徴とする請求項２に記載の高圧高
   速切断火口。