JP6315868B1 - ガス切断火口 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係るガス切断火口は、少なくとも一部が耐脱亜鉛性が高い黄銅により形成された内部芯棒と、前記内部芯棒の外面との間に通路を形成する外部火口と、を備え、前記内部芯棒は、少なくとも、Cu:59.0〜67.0重量%、Pb:1.0〜4.0重量%、Fe:0.8重量%以下、Sn:0.1〜2.3重量%を含有し、残部をZnとする黄銅により形成されている。
ガス切断火口100は、プロパンガス・LNGなどの炭化水素系ガスや水素ガスなどのガスを用いて鋼板等を切断する際に用いる火口である。
ガス切断火口100は、切断酸素の流通孔1aを有する内部芯棒1と、外部火口2と、口金5と、を備える。
また、内部芯棒1の先端側である先端部外面1gtには、図1および図2に示すように、山部1bと溝1cとからなる歯車(ギヤ)状のスリット部が形成されている。
内部芯棒1は、先端側の反対側である基端側において、口金5に螺着され、内部芯棒1は口金5に嵌合されて互いに一体とされている。
脱亜鉛現象が発生した内部芯棒は、表面に赤色のスポンジ状の銅が残存した状態となり、組織が多孔質になり脆くなる。そのため、脱亜鉛現象が発生した黄銅は、付着したスパッタ(溶融鉄)を除去する清掃作業の際に、内部芯棒の先端部分や内部芯棒の流通孔の形状が損傷しやすく、その結果としてガス切断性能が低下しやすい。例えば、流通孔のガス経路に3μm程度の凹凸形状の傷がつくだけで、ガス切断性能は大きく低下する。さらに、脱亜鉛現象が発生した黄銅は、粗さが増大するため、スパッタが付着しやすくなり、付着したスパッタを除去する清掃作業の回数を増加させる。
なお、外部火口2は内部芯棒1と一体に形成されていてもよく、その場合、外部火口2も耐脱亜鉛黄銅により形成される。
予熱酸素とプロパンガス等の燃焼ガスが予熱酸素口5bと燃焼ガス口5cから通路3に送り込まれて混合され、その混合ガスが外部に噴出されて予熱炎を生じさせる。それと同時に、切断酸素が切断酸素口5aから流通孔1aを経由して噴出される。
通路3から噴出する予熱炎で鋼板の切断開始部を発火温度に加熱し、そこへ流通孔1aから切断酸素を噴流状にして噴きつけ、鋼中の鉄を燃焼させ、その熱で母材を溶融させると同時に、燃焼生成物を切断酸素噴流の機械的エネルギーで吹き飛ばし、溝状に除去することによって切断を行う。吹き飛ばされた燃焼生成物(スパッタ)の一部が流通孔1a等に接触するが、内部芯棒1は表面が粗くなる脱亜鉛現象が発生しにくいため、スパッタが付着しにくい。
本実施形態のガス切断火口100によれば、表面が粗くなる脱亜鉛現象が発生しにくいためにスパッタが付着しにくい。また、表面が脆くなる脱亜鉛現象が発生しにくいため、付着したスパッタを除去する清掃作業に伴う内部芯棒1の形状の損傷が発生しにくい。これらの効果により、ガス切断火口100のガス切断性能の低下の発生を好適に低減させることができる。
上記実施形態において、ガス切断火口100の混合ガスを噴出させる部分の形状は、歯車(ギヤ)状のスリット部であったが、混合ガスを噴出させる部分の形状はこれに限定されない。混合ガスを噴出させる部分の形状は、流通孔1aの周りに配置された6つの小さな孔(梅鉢形)等であってもよい。混合ガスを噴出させる部分の形状は、切断酸素が噴出する流通孔1aの周りを囲うように形成されていれば、どのような形状であってもよい。
上記実施形態において、内部芯棒1の全体が耐脱亜鉛黄銅により形成されていたが、内部芯棒の態様はこれに限定されない。内部芯棒1は、スパッタが付着しやすい箇所、例えば内部芯棒の歯車(ギヤ)状のスリット部や、内部芯棒の先端部分や、内部芯棒の流通孔が耐脱亜鉛黄銅により形成されていればよい。
ガス切断火口の内部芯棒の耐久試験を行った。鋼板に対するピアシング(穴あけ)を連続で行い、目視にて予熱炎および切断酸素の流れが不均一(可視気流が短くなる等)となった際に、一定のスパッタが内部芯棒等のガス経路に付着したと判断し、スパッタを除去する清掃作業を実施した。清掃作業を実施しても予熱炎および切断酸素の流れが不均一である場合に、ガス切断火口が製品寿命に達したと判断して、それまでのピアシング回数の合計を計測した。
次に、ガス切断火口のメンテナンス(付着したスパッタの除去)が必要となるまでのピアシング回数を測定した。鋼板に対するピアシング(穴あけ)を連続で行い、目視にて予熱炎および切断酸素の流れが不均一(可視気流が短くなる等)となった際に、メンテナンスが必要であると判定した。実験2で用いたガス切断火口の内部芯棒の種類は、実験1と同様であり、比較例1、比較例2および実施例1である。
「メンテナンスレベル1」は、外部火口および内部芯棒の歯車(ギヤ)状のスリット部のメンテナンスが必要であると判定するケースである。
「メンテナンスレベル2」は、メンテナンスレベル1のメンテナンスでは不十分であり、さらに内部芯棒の先端部分のメンテナンスも必要であると判定するケースである。
「メンテナンスレベル3」は、メンテナンスレベル2のメンテナンスでは不十分であり、さらに内部芯棒の流通孔のメンテナンスも必要であると判定するケースである。
図4に示すように、比較例1および比較例2と比較して、実施例1はメンテナンスが必要であると判定されるまでのピアシング回数が多い。特に、実施例1はメンテナンスレベル3のメンテナンスが必要であると判定されるまでのピアシング回数が多い。実施例1は、内部芯棒1の流通孔1aへのスパッタの付着を好適に防ぐことができていると考察される。
実際のガス切断の切断面品質の評価に基づく、ガス切断火口の内部芯棒の耐久試験を行った。表3に示す切断条件においてガス切断を行った。実験3で用いたガス切断火口の内部芯棒の種類は、実験1と同様であり、比較例1、比較例2および実施例1である。
切断面品質が悪くなった場合、外部火口および内部芯棒の歯車(ギヤ)状のスリット部(メンテナンスレベル1)、内部芯棒の先端部分(メンテナンスレベル2)、内部芯棒の流通孔(メンテナンスレベル3)のメンテナンスを行い、再度切断面品質を評価した。メンテナンスを行っても切断面品質が改善されなくなった時点でガス切断火口の製品寿命と判断して、それまでのピアシング回数の合計を測定した。
次に、内部芯棒の耐メンテナンス性能を評価した。実験4では、ステンレス製の火口掃除針で内部芯棒の流通孔をメンテナンスし、火口掃除針を流通孔内部で10往復させるごとに、可視気流の長さを測定した。測定開始時と比較して、可視気流長さが短くなるまでの火口掃除針の往復回数を測定した。メンテナンスにおいては、一か所のみが摩耗するように力を加えた。
一方で、ガス切断火口としての製品寿命は、実験1から実験3の結果が示すように、比較例2より実施例1の方が長い。すなわち、比較例1の特徴である表面の硬度より、実施例1の特徴である耐脱亜鉛性の良さの方が、ガス切断火口としての製品寿命にとって重要であると考察される。
参考として、従来のガス切断火口において発生する脱亜鉛現象についての実験結果について説明する。
耐脱亜鉛性が高くない黄銅で形成された従来の内部芯棒の成分分析を、加熱前および加熱後(10分後および20分後)において行った。内部芯棒は、プロパンガスを用いて鋼板を切断する際と同じ構成および手順により加熱された。
1 内部芯棒
1a 流通孔
1b 山部
1c 溝
1g 外面
1gt 先端部外面
2 外部火口
2n 内面
2ns 先端部内面
3 通路
5 口金
5a 切断酸素口
5b 予熱酸素口
5c 燃焼ガス口
Claims (3)
- 少なくとも一部が耐脱亜鉛性が高い黄銅により形成された内部芯棒と、
前記内部芯棒の外面との間に通路を形成する外部火口と、を備え、
前記内部芯棒は、少なくとも、Cu:59.0〜67.0重量%、Pb:1.0〜4.0重量%、Fe:0.8重量%以下、Sn:0.1〜2.3重量%を含有し、残部をZnとする黄銅により形成されている、
ガス切断火口。 - 前記内部芯棒は、少なくとも切断酸素が通過する流通孔の表面が、耐脱亜鉛性が高い黄銅により形成されている、
請求項1に記載のガス切断火口。 - 前記内部芯棒は、少なくとも先端部分の表面が、耐脱亜鉛性が高い黄銅により形成されている、
請求項1に記載のガス切断火口。
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