JP3563660B2

JP3563660B2 - ガス切断方法及びその装置

Info

Publication number: JP3563660B2
Application number: JP2000057017A
Authority: JP
Inventors: 文之輔潮田; 勝重川島
Original assignee: Nippon Speng Co Ltd
Current assignee: Nippon Speng Co Ltd
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2020-03-02
Also published as: JP2001246464A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス切断の加熱源として、酸素・水素の混合ガスに、ＬＰガスを加えた気体を用いて行なうガス切断方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般に行なわれている鋼材のガス切断は、加熱炎の燃料ガスとして、ＬＰガス、アセチレンガス等が多く用いられ、これに酸素を加えて加熱源となる加熱炎をつくり、鋼材を加熱し、鋼材が所定温度に加熱されると切断用酸素を噴出させて、鉄との化学反応により切断を行なっていた。
【０００３】
また、加熱源として上記燃料ガス以外に水素ガスを用いることもあるが、酸素、水素による水素火炎は、燃焼速度が早く、また水素分子が細かいため、作業者に危険なバックファイア（逆火）を起こしたり、また、ガスの特性上使用器具にガス漏れが多く安全性の面で不安であり、主として水中で用いる水中切断に使用されているのが現状であった。
【０００４】
また、ＬＰガス、アセチレンガス等を用いるガス切断では、加熱した鉄との化学反応により、酸化第一鉄（ＦｅＯ）、酸化第二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）等が排出され、その際、排気ガスとして、汚染物質の一酸化炭素（ＣＯ）が多量に発生している。これは近年叫ばれている地球環境温暖化に繋がり、環境面で良い影響を及ぼさない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの点に鑑みなされたもので、水素ガスを主熱源とする酸素・水素混合ガス（以下、酸水素ガスという）を用い、これにＬＰガスを加えた混合ガスを熱源として使用することにより、危険性の多い水素火炎の燃焼速度を抑えて安全性を高めると共に、更に切断効率をも向上させることができるガス切断方法及びその装置を提供することを課題とする。
【０００６】
なお、最近用いられている酸水素ガス炎によるガス切断では、酸水素ガスを発生させたあと、直ちにタンクに充填されたヘキサン（Ｃ_６Ｈ_１４）を混入して酸水素ガスの燃焼速度を抑えているが、本発明では汎用されている一般のＬＰガスを追加使用することにより、このタンクは不要となっている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するための本発明の要旨とするところは次の通りである。
（１）鋼材等を加熱炎にて加熱しこれに切断用酸素を噴出させて切断するガス切断方法において、加熱炎として酸素・水素の混合ガス（酸水素ガスとする）にＬＰガスを、酸水素ガス対ＬＰガスの流量比２５：１〜３５：１の範囲にて加えた熱源を用い、切断効率が良く、かつ安全性の高いガス切断を行なうことを特徴とするガス切断方法。
（２）切断用吹管に、酸水素ガス流路とＬＰガス流路を合流させて接続し、酸水素ガスの流れる流路には、流量計、絞り弁、圧力計、逆止弁を設けるとともに、ＬＰガス通路には、流量計、遠隔操作による圧力調整器、逆止弁及び絞り弁を設け、流量計により監視しながら酸水素ガス用の絞り弁にて酸水素ガスの流量を設定し、該設定時の圧力により、遠隔操作による圧力調整器を流れるＬＰガス流量を絞り弁にて調整して、酸水素ガス対ＬＰガスの流量比２５：１〜３５：１の範囲にて設定し、作業当初に設定したこの酸水素ガス対ＬＰガスの流量比を、常に一定の割合で流出するようにしたことを特徴とするガス切断装置。
（３）酸水素ガス発生機側の整備・点検又は故障等に対応するため、酸水素ガスと合流するＬＰガス流路より分岐し、ＬＰガスのみを流出する流路を、前記流路と並行して設けることにより、非常時においてもガス切断を可能としたことを特徴とする請求項２記載のガス切断装置。
【０００８】
本発明に係るガス切断方法及びその装置は、運搬容易な移動式の酸水素ガス発生装置を用い、水の電気分解によって得られた酸水素ガスを、切断吹管に送給する途次において、別に設けた一般に使用されているＬＰガスボンベよりＬＰガスを誘導して混入混合させ、本発明の燃料ガスとすることで、酸水素ガスの安全を図り、かつ切断効率の向上を図っている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１において、１は酸水素ガス発生機で、水の電気分解によって得られた０．１９６ＭＰａ（２ｋｇｆ／ｃｍ^２）程度の圧力で発生する酸水素ガスを、機内に内蔵した水封式安全器を通して機体外へ送出し、水分分離用のタンク２、圧力調整器３、圧力計４を介して圧力０．０４９〜０．１４７ＭＰａ（０．５〜１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）程度の範囲に調整して、二点鎖線で示す本発明の要部である調整装置Ａへ送り込む。調整装置Ａ内には流量計５、開閉弁６、絞り弁７、圧力計８、逆止弁９が酸水素ガス流路に設けられており、ここを通過して通路Ｂを通り、切断吹管３０へ送られる。なお吹管側には、圧力計１０を設ける。
【００１０】
一方、ＬＰガス側にあるＬＰガス源のＬＰガスボンベ１１からの流路には、圧力調整器１２、圧力計１３が設けられており、これは調整装置Ａ内の流量計１４、開閉弁１５、遠隔操作の圧力調整器１６を経て逆止弁１７、絞り弁１８を通り、前記酸水素ガスと合流点１９の地点で合流するようにしている。
【００１１】
更にまた、図示の切断装置では酸水素ガス経路の整備点検又は故障の際のために、ＬＰガスのみを加熱源として、吹管へＬＰガスを供給することができるようになっており、分岐点２３をＬＰガス通路の途中（例えば、流量計１４と開閉弁１５の間）に設け、この分岐通路には、ＬＰガス開閉弁２０、絞り弁２１、圧力計２２を設置して、整備点検又は故障の際には前記ＬＰガス開閉弁１５を閉止するとともに、開閉弁２０を開にして絞り弁２１にて適正な流量に調整して通路Ｂの合流点２４を通過して吹管３０へＬＰガスを必要量送給することができる。この場合には、この分岐通路側のＬＰガスと通路Ｅ、Ｄからの酸素ガスにより鋼材の加熱と切断を行う。
【００１２】
ガス切断用の酸素は、酸素供給源の酸素ボンベ２５から、圧力調整器２６、圧力計２７、開閉弁２８、圧力計２９を経由して通路Ｄから吹管３０へ直接送給される。また、この酸素供給路には、開閉弁２８の前位置の分岐点３３で分岐した別の供給路が設けられており、この分岐した酸素の一部は、酸水素ガスの不足を補う加熱用酸素として絞り弁３４を経て通路Ｅから吹管へ送られ、これら３つのルートの燃料ガス、加熱用酸素及び切断用酸素により、火炎３２が形成される。なお、３２′はこの火炎の切断酸素気流である。
なおまた、被切断材の材質や板厚減少等の切断条件に応じては、加熱用酸素からの絞り弁３４を閉じ、酸水素ガス中の酸素のみを加熱源の酸素として作業を行なうこともできる。
【００１３】
さて、本発明のガス切断方法についてその作動を図１に基づいて説明する。圧力調整器３にて所定の圧力に調整されて調整装置Ａ内に送り込まれた酸水素ガスを、開閉弁６の開放により通過する流量を、流量計５により監視しながら絞り弁７により所定の流量に設定する。また、ボンベ１１からのＬＰガスは、圧力調整器１２により所定の圧力で調整装置Ａ内へ導入され、開閉弁１５を開放して遠隔操作の圧力調整器１６、逆止弁１７、絞り弁１８の方向へ送給するが、遠隔操作の圧力調整器１６は、前記絞り弁７の流量設定による圧力計８の指示圧力に対応しており、その圧力は酸水素ガス側の圧力に応じて変動し、流出量も変化する。
【００１４】
この圧力調整の原理は、一般に用いられている圧力調整器の圧力調整に用いる圧力調整用の押しねじに代え、外部よりガス圧力を送って、その強弱により流量を調整するものであり、遠隔操作を目的とした外部パイロット方式の圧力調整器として公知のものである。
したがって、圧力計８に示された作動圧力で、該圧力調整器１６はＬＰガスを放出するが、その流量を流量計１４で監視し、絞り弁１８で調整しながら作業当初にその開度を決めておく。本発明者らの実験結果により、酸水素ガス対ＬＰガスの流量比は、２５対１から３５対１程度が相反する特性、即ち安全性と切断効率とを考慮した上での最適割合である。
【００１５】
また、特別な切断条件の変化、例えば被切断材料の極端な板厚の変化などによる著しい設定圧力の変化を与えない限り、一度絞り弁１８で調整したＬＰガスの流量値は、酸水素ガスの絞り弁７の調整による流量値との混合割合の変動があっても、十分、適合した割合の範囲内で維持されている。
一例として、良好な切断状況において切断する鋼材の板厚４０ｍｍの切断に対し、酸水素ガスを２０８０Ｎｌ／Ｈｒに設定し、圧力計８の値が約０．０４９ＭＰａ（０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）を示したときに、ＬＰガス流量は６５Ｎｌ／Ｈｒで混合比３２：１、また酸水素ガス３１８０Ｎｌ／Ｈｒに調整したときの圧力計の指示値が約０．０７８ＭＰａ（０．８ｋｇｆ／ｃｍ^２）で、ＬＰガス流量は１００Ｎｌ／Ｈｒとなり、混合比３１．８対１であった。このように、ガス切断に必要な流量範囲内では、両者の比は、安全性と切断効率の上で一定の比率を備えていることが確認できた。なお、逆止弁９、１７は、逆流、逆火防止のために設ける。
【００１６】
切断作業に際しては、鋼材に対向して吹管３０の先端に付した切断火口３１を向け、通路Ｂを通過する酸水素ガスとＬＰガスの混合ガスを、圧力計１０でその圧力を確認しながら火口より放出し、同時に通路Ｅから放出された加熱用酸素を、火口で混合・点火して加熱炎を発生させ、更に切断用酸素を通路Ｄより火口へ送って切断酸素気流３２′を発生させガス切断を開始する。２９は、このときの切断酸素圧力を監視するための圧力計である。
【００１７】
なお、以上の本発明の方法及び装置は、調整装置Ａ内を総て自動制御して遠隔操作することができるようにしたが、必要に応じては手作業で行ってもよいことは勿論である。このような本発明に係る方法及び装置は、ガス切断にのみ利用するばかりでなく、ガスによる鋼材の加熱、更に必要に応じて溶接にも活用することができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、従来のＬＰガス、アセチレンガスを用いた切断方法に比し、切断速度において約２０％の上昇があり、切断面下端に付着するノロの発生が少なく、またそのノロの剥離性がよく、切断作業に好結果をもたらしている。また、酸素の消費量も少なくて済み、鋼材の厚み４０ｍｍ程度の切断で、酸素消費量が一般のガス切断にくらべ、７０％以下でもよいという結果が得られた。
しかも本発明のガス切断では、酸水素ガス側の整備点検や故障が生じた場合でも、容易に作業が続行できるように、ＬＰガス流路を分岐することにより、酸水素ガス通路に合流するようにしてあるので、この流路を通して、ＬＰガスのみを送給し、酸素、ＬＰガスによるガス切断を続行することができる。
さらに、本発明は従来のアセチレンガス（Ｃ_２Ｈ_２）及び一般に言うプロパンガス（Ｃ_３Ｈ_８が主成分）を始めとした炭化水素系のＬＰガス加熱源が、ガス切断時に発生する汚染物質の一酸化炭素（ＣＯ）等の放出を少なくして作業を実施することができるので、近年叫ばれている地球温暖化を防ぐ一助となるので、この面から見た効果も大きい。
以上のように本発明は、ガス切断の品質向上、利用ガスの節約及び環境面での向上を図ったものであり、ガス切断作業に及ぼす効果は、極めて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例を示す全体配置図である。
【符号の説明】
１酸水素ガス発生機２水分分離用タンク
３、１２、２６圧力調整器
４、８、１０、１３、２２、２７、２９圧力計
５、１４流量計
６、１５、２０、２８開閉弁
７、１８、２１、３４絞り弁
９、１７逆止弁１１ＬＰガスボンベ
１６遠隔操作の圧力調整器
１９、２４合流点２３、３３分岐点
２５酸素ガスボンベ３０吹管
３１切断火口３２切断火炎
３２′ 切断酸素気流Ａ調整装置
Ｂ、Ｄ、Ｅ通路（ガス流路）

Claims

鋼材等を加熱炎にて加熱しこれに切断用酸素を噴出させて切断するガス切断方法において、加熱炎として酸素・水素の混合ガス（酸水素ガスとする）にＬＰガスを、酸水素ガス対ＬＰガスの流量比２５：１〜３５：１の範囲にて加えた熱源を用い、切断効率が良く、かつ安全性の高いガス切断を行なうことを特徴とするガス切断方法。
切断用吹管に、酸水素ガス流路とＬＰガス流路を合流させて接続し、酸水素ガスの流れる流路には、流量計、絞り弁、圧力計、逆止弁を設けるとともに、ＬＰガス通路には、流量計、遠隔操作による圧力調整器、逆止弁及び絞り弁を設け、流量計により監視しながら酸水素ガス用の絞り弁にて酸水素ガスの流量を設定し、該設定時の圧力により、遠隔操作による圧力調整器を流れるＬＰガス流量を絞り弁にて調整して、酸水素ガス対ＬＰガスの流量比２５：１〜３５：１の範囲にて設定し、作業当初に設定したこの酸水素ガス対ＬＰガスの流量比を、常に一定の割合で流出するようにしたことを特徴とするガス切断装置。
酸水素ガス発生機側の整備・点検又は故障等に対応するため、酸水素ガスと合流するＬＰガス流路より分岐し、ＬＰガスのみを流出する流路を、前記流路と並行して設けることにより、非常時においてもガス切断を可能としたことを特徴とする請求項２記載のガス切断装置。