JP6087466B1 - ポストミックス水素用火口及び水素ガス切断方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(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10〜44mm2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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (5)
- 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10〜44mm2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。
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