JPH03133573A

JPH03133573A - 溶断棒

Info

Publication number: JPH03133573A
Application number: JP16473290A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Sakamoto; 庄一坂本; Minoru Sawada; 沢田　実
Original assignee: SANSO AAKU KOGYO KK
Current assignee: SANSO AAKU KOGYO KK
Priority date: 1989-07-26
Filing date: 1990-06-21
Publication date: 1991-06-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、金属、コンクリート、石を才等の溶断・穿孔
作業に使用される酸素溶断棒あるいは酸素アーク溶断棒
等の溶断棒に関する。

本発明において単に溶断棒という場合には酸素溶断棒お
よび酸素アーク溶断棒の何れをも意味する。

〔従来の技術〕

従来から鉄鋼製造、鋳造、土木、建築等の業界において
、金属１　コンクリート、石材等の溶断・穿孔作業には
酸素溶断棒及び酸素アーク溶断隋等の溶断棒が広く使用
されている。このうち酸素溶断棒による溶断・穿孔は、
鋼管の基端から管内に圧力６〜１５ｋｇｆ／ｃ＋＋！程
度の酸素を供給し、鋼管の先端を噴出する酸素に曝しな
がら点火・燃焼させ、鉄の酸化反応による高熱と噴出す
る酸素圧力とで対象物を局部的に溶融し、溶断・穿孔を
行う方法である。また、酸素アーク溶断棒による溶断・
穿孔は、溶断棒と対象物との間に発生するアークの熱エ
ネルギーにより金属を部分的に溶融させ、この溶融金属
は、鋼管の基端から管内に供給され噴出する酸素との間
に化学反応を起こしたり、酸素圧力で吹き飛ばされ対象
物を局部的に溶融させ、溶断・穿孔を行なう方法である
。

これらの溶断棒に使用する鋼管としては、雰囲気温度８
００〜９００　℃程度の比較的低い温度で酸化反応し、
また反応熱も大きい低炭素の配管用炭素鋼鋼管（ＳＧＰ
）や機械構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫ！、１１１Ａ＞が用
いられている。

この鋼管は形成された溶断棒の機械的強度を高め、酸素
供給を促進させて燃焼時の高温度を得、さらに燃焼の継
続性を高めるために、■鋼管内に複数の芯線を充填し、
芯線と鋼管内壁との間隙及び芯線どうしで構成される間
隙を酸素流通路としたもの、■複数本の芯線を鋼管内壁
に沿って周設し、その芯線どうしで囲繞された部分すな
わち鋼管中央部に形成される空間を主流酸素流通路とし
たもの、■さらに■の改良型として、鋼管相互に間隙を
設けた二重管・多重管の最内管内壁面に芯線を周設させ
たもの等がある。

芯線としては、低炭素の被覆アーク溶接棒芯線用線材（
ＳＷＲＹ　１１）や軟鋼線材（ＳＷＲｌ、Ｉ　６）が用
いられている。

第８図は前記■の酸素溶断棒の一例を示す断面図を示す
。

同図において、酸素溶断棒６は、外管６１に内管６２を
挿通し、６本の芯線６３を内管６２内壁に沿って周設し
ている。そして、芯線６３で囲まれた中央部の空間６４
を主流酸素流通路とし、内管６２と芯線６３との間隙６
５及び外管６１と内管６１との間隙６６を副流酸素流通
路としている。

また、酸素アーク溶断棒としては、第９図の如く厚肉の
低炭素鋼鋼管７１にイルミナイト系、ライムチタニア系
、高セルロース系等の被覆材であるフラックス７３をコ
ーティングしたもの、または、ｋｔ較的薄肉の低炭素鋼
鋼管７１に軟鋼線７２を充填したもので、上記の如くフ
ラックス７３をコーティングした第１０図及び第１１図
のような形状・ＭＲ造のものが主で、更に水中で使用す
る場合は上記構造のものに収縮塩化ビニルチューブもし
くは絶縁・防水テープ７４を被せたもの、または、フラ
ックス無しに直接バイブに収縮塩化ビニルチューブもし
くは絶縁・防水テープ７４を被せたもの等が用いられて
いる。

上記従来の酸素溶断棒において、■の酸素溶断棒は、対
象物を溶解させるには適しているが、燃焼による溶断棒
の消耗が激しいうえ、溶断能力が低いという問題がある
。一方、■の酸素溶断棒は溶断能力に優れ、低消耗であ
るものの、溶断・穿孔作業中の酸素圧変動が大きく、ま
た、鋼管内の酸素が強度の乱流状態であるため均一な燃
焼が得難く、立消え（失火）が起きやすいという問題が
ある。このようなことから、■の二重管・多重管式の酸
素溶断棒が一般化しつつある。しかしながら、この二重
管・多重管式の酸素溶断棒は、単管式の酸素溶断棒と外
径は同じであっても、内挿する芯線はより細い線となる
うえ、しかも芯線の効果を高めるためには最内管内壁面
に５〜６本の芯線を周設する必要があるため、製作上の
作業効率が非常に悪くなり、製作コストが高くなる。こ
の作業効率をよくするために太い芯線を使用しようとす
ると、２重管・多重管の肉厚を薄いものにしなければな
らない。しかし、肉厚を薄くすると、点火の際に管のみ
が先行して燃焼し、芯線が燃焼せずそのまま残ってしま
い、溶断効力を失ったり、また、芯線と管がほぼ同じス
ピードで燃焼するために火炎が拡散し、葉中炎が得られ
ない等の現象が生じ易い。これは、より燃焼効率を上げ
るために多重管相互に間隙を設けていることや、可燃材
となる鉄分と支燃材となる酸素のバランスが崩れること
等に起因する。さらに、二重管・多重管式の溶断棒の場
合、管相互の間隙が大きすぎると、上述した如く内外管
が先行燃焼し、他方、その間隙が殆どないと肉厚の厚い
単管を用いているのと同じことになり、逆に芯線が先行
燃焼し過ぎ、安定した効果的集中炎が得られず、息を継
いだような間欠炎となる。このように、溶断棒として使
用する材料としての鋼管の選択及び芯線の外径設定が非
常に難しい。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、形成される火炎あるいはアークの集中性がよ
く溶断効率が高く、燃焼の継続性がよく、さらに製作に
際しての作業効率がよい溶断棒を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の溶断棒は、鉄粉を主とする金属粉または、金属
粒に火炎安定剤１発熱増強剤、酸化剤の１種以上に珪酸
ソーダ、珪酸カリウム等を配合し混練したフラックスを
内包させた芯線材を鋼管に内挿したことによってその目
的を達成した。

この溶断棒において、前記芯線材の３本以上を鋼管内壁
に隣接して周設することができる。また前記芯線材を中
空材とし、これを１本以上鋼管に内挿することかでき、
この場合には中空部をも酸素流通路とすることができる
。また、前記鋼管の外表面に耐熱加工を施して耐熱性の
良い酸素溶断棒とすることができ、また、鋼管の外表面
に絶縁加工を施して通電型の酸素アーク溶断棒として好
適に使用できる。

本発明において用いるフラックス入りワイヤは、従来公
知の溶接棒芯線としてのフラックス入りワイヤと同様な
製作方法、すなわち、長尺のフープを連続的に管状にま
たは、異型に成形しながら内部にフラックスを充填する
方法で製作することができる。ただし、本発明における
フラックス入りワイヤは、フラックスとして、鉄粉を主
体とする金属粉または、金属粒に前記の如き火炎安定剤
発熱増強剤、酸化剤の一種以上を配合し混練したフラッ
クスを用いる。火炎安定剤としてはマンガン粉４　酸化
鉄粉等を、発熱増強剤としてはアルミニウム粉、ｔＡ粉
等を、酸化剤としては珪砂粉、酸化チタン粉、炭酸力ル
ンウム１　二酸化マンガン等をそれぞれ用いることがで
き、これらを用途に応じて組み合わせて用いる。また、
フープ材は金属製が好適であり、燃焼を要求される芯線
材として使用する場合には、一般圧延鋼材で含有カーボ
ン値の低いものを用いた方が良い。また、そのものが溶
断棒となるときにはステンレス鋼、耐熱合金鋼、高炭素
鋼を用いるとよい。

〔作用〕

従来においては、低炭素鋼鋼管と低炭素鋼線材との組合
わせを種々変えることによって溶断棒の鉄と酸素の反応
量を変化させて用途に適合して来た。他の溶断棒の処理
能力の向上は鋼管の肉厚と内挿する芯線材の径を増減す
ることによって鉄と酸素の反応量を変化させることしか
ないと考えられていた。

しかしながら、鋼管に内挿する芯線として、フラックス
入りワイヤを用いることにより、溶断効率が高く、使用
時の燃焼の継続性がよく、かつ、製作上の作業効率がよ
い溶断棒を生み出すことができる。

このようなフラックスを充填したフラックス入りワイヤ
を鋼管に内挿した本発明の溶断棒の浸れた特性の一つは
、溶断の際に生じるスラグの流動性が良いことである。

軟鋼線材等を芯線として内挿した従来の溶断棒において
は、溶断の際に溶断面に生じる溶湯が、次々に噴出する
火炎と余剰酸素及び噴出圧により溶断する方向に漸次移
動し、溶断が進行しにくいのであるが、本発明の溶断棒
においては、フラックス入りワイヤに含まれる鉄粉を主
とする金属粉によりスラグの流動性が良くなるので、運
棒を速め、切代を小さくとっても溶断面での再溶着が無
く、従来の溶断棒よりも溶断速度を早くすることができ
る。このスラグ流動性が良くなることによる効果は、酸
化されにくしまために溶断が困難な鋳鉄やステンレス鋼
を溶断するときに顕著に発揮される。

さらに、本発明の溶断棒においては、燃焼時にフラック
スの溶滴が微細な噴爾状となり、噴出する酸素により更
なる超微粒子となって再度酸化反応が起こり、更なる酸
化反応熱を生じて高い温度を得ることができる。また、
立消えが生じることがない。

また、鋼管の外表面に絶縁加工及び耐熱加工を施すこと
によって、通電型の酸素アーク溶断棒として好適に使用
できる。

〔実施例〕

実施例１第１図は本発明の第１実施例を示す酸素溶断棒の断面図
であり、第２図は同酸素溶断棒の内部構造を示す一部切
欠斜視図である。

本実施例の酸素溶断棒１は、鋼管１１に６本のフラック
ス入りワイヤ１２を鋼管１１内壁に沿って周設している
。フラックス入りワイヤＩ２は、鉄粉を主とする金属粉
に火炎安定剤１発熱増強剤、酸化剤を適量配合したフラ
ックス１２ａ　を断面が円形の管状成形体１２ｂ　に充
填したものである。そして、フラックス入りワイヤ１２
で囲まれた中央部の空間１３を主流酸素流通路とし、鋼
管１１とフラックス入りワイヤ１２との間隙１４を副流
酸素流通路としている。

第２図では６本のフラックスワイヤが鋼管内壁に周設さ
れているが、少なくとも１本あれば良く、本数にこだわ
るものではなく、溶断するものの材質とか棒の消耗度合
及び酸素消費量等により加減できるものである。

第３図は酸素溶断棒１の先端の燃焼時の状態を示す図で
ある。本実施例の酸素溶断棒１は、芯線材が先行し過ぎ
て燃焼することなく、安定した集中炎を得ることができ
る。

実施例２第４図は本発明の第２実施例を示す酸素溶断棒の断面図
である。本実施例の酸素溶断棒２は、鋼管２１に３本の
異型フラックス入りワイヤ２２を鋼管２Ｉ内壁に沿って
周設している。フラックス入りワイヤ２２は、断面でみ
て外周から内方に向けて四部２５を形成した概略円形の
管状成形体２２ｂ　にフラックス２２ａ　を充填したも
のである。そして、フラックス入りワイヤ２２で囲まれ
た中央部の空間２３を主流酸素流通路とし、鋼管２１と
フラックス入りワイヤ２２との間隙２４及び凹部２５を
副流酸素流通路としている。また、異型フラックス入り
ワイヤは、図のような管状成形体にこだわるものではな
く、星状であるとか口状であるとか形状にとられれるも
のではない。酸素に触れる側（成形体外側）の表面積を
形状により増減する事は、本発明の技術的範囲及び目的
を逸脱するものではない。

実施例３第５図は本発明の第３の実施例を示す酸素溶断棒の断固
図である。本実施例の酸素溶断棒３は、鋼管３１に異型
フラックス入りワイヤ３２を１本内挿している。フラッ
クス入りワイヤ３２は、断面でみて中央部に空所３３を
形成した概略円形の管状成形体３２ｂ　にフラックス３
２ａ　を充填したものである。

そして、フラックス入りワイヤ３２の空所３３を主流酸
素流通路とし、鋼管３１とフラックス入りワイヤ３２と
の間隙３４を副流酸素流通路としている。なお、本実施
例において、小径のフラックス入りワイヤ３２を複数本
内挿することもできる。また、溶断棒の消耗が激しい場
合は、鋼管３１とフラックス入りワイヤ３２との間隙３
４を閉鎮して酸素の流通がないような構造にすることも
できる。

実施例４第６図は本発明の第４実施例を示す酸素溶断棒の断面図
である。本実施例の酸素溶断棒４は、第５図に示した酸
素溶断棒３の外表面に絶縁・耐熱加工層４１を施したも
のである。絶縁・耐熱加工層４１は、絶縁テープ１巻回
、セラミックコーティング力ロライジング、溶射等によ
って形成することができる。この酸素溶断棒４は、フラ
ックス入りワイヤ３２の空所３３を主流酸素流通路とし
て酸素溶断棒として使用でき、また、通電による酸素ア
ーク溶断棒としても使用することもできる。

実施例５第７図は本発明の第５実施例を示す酸素溶断棒の断面図
である。本実施例の酸素溶断棒５は、第５図に示したと
同様なフラックス入りワイヤ５２の外表面に絶縁・耐熱
加工層５１を施した小径の溶断棒である。本実施例の溶
断棒５の場合も、酸素溶断棒と通電による酸素アーク溶
断棒の兼用型として使用することができる。

第１表は、本発明の第１実施例及び第２実施例の酸素溶
断棒１及び２と第８図に示した従来の酸素溶断棒６の溶
断試験結果を示す表である。

溶断試験は、各酸素溶断棒を同時比較するため、酸素ボ
ンベ・圧力ゲージ・酸素ホース・ホルダーをそれぞれに
準備し、同じ条件設定下で燃焼及び溶断テストを行った
。

第　　１　　表第１表に示す通り、切断速度は、第１実施例　１９．２　ｍｍ／ｓｅｃ第２実施例　１７．０　ｍ１１／ｓｅｃ従来例　　　１
２．３　＋＋ｏｎ／ｓｅｃであり、また、溶断棒消耗速
度は、第１実施例　１１．５　ｕ／ｓｅｃ第２実施例　１１．１　ｍｍ／ｓｅｃ従来例　　　１２．５　ｍｍ／ｓｅｃであり、さらに、酸素消耗速度は、第１実施例　７．７　ｊｉ’　／ｓｅｃ第２実施例　３
．　ｌ　ｊ２／ｓｅｃ従来例　　　７．５β／ｓｅｃであり、従来型の酸素溶断棒としては溶断能力が最も大
きい２重管式の酸素溶断棒６に比較して本実施例の酸素
溶断棒１，２は、酸素消費量は３〜８％多くなっている
ものの、単位時間当たりの溶断棒の消耗長さは３〜１１
％減少し、しかも、溶断速度は３８〜５６％向上してい
る。立消え（失火）は、何れにも見られなかった。酸素
の消費量は、作業条件が同じであれば、棒の横断面に於
ける空間面積の影響が大きいので、本発明の酸素溶断棒
の場合、フラックス入りワイヤーの外径と本数、中空フ
ラックス入りワイヤーの空所の大きさ及び使用する鋼管
との組合わせによる空間面積の減少により、第１表に示
した試験例よりも酸素消費量を減少させることは可能で
ある。さらに、酸素圧力を変え、５〜１５ｋｇｆ／ｃイ
の範囲で同様のテストを行ったところ、切断長、切断時
間等に増減はあるものの、切断速度は第１表の溶断テス
トの場合と同じく、第１実施例〉第２実施例〉従来例の
順であっ本発明の酸素溶断棒による最大の効果は、従来
の如く単管に挿通する軟鋼線を少なくすると、燃焼の継
続が困難（頻繁に火消えが生じる）であったことを角ｑ
消できた点と、簡単な構造で溶断効率の高い酸素溶断棒
の製造に成功した点にある。

芯線材として被覆アーク溶接棒芯線用線材または軟鋼線
材を挿通した従来の溶断棒の場合、ホルダーに溶断棒を
取り付け、生母の酸素を流しながら先端をガス切断器に
より溶解すると、先ず芯線材が溶融燃焼し、それが周囲
の鋼管に広がっていく。その際、火炎を形成するものは
、おもに溶融した酸化鉄の球滴であり、火炎の色も橙色
〜黄橙色である。

これに対し、本発明になる酸素溶断棒は、従来の溶断棒
と同様のメカニズムで溶融燃焼するものの、フラックス
入りワイヤーの特性としで、従来の軟鋼線は（黄断面が
丸であり、酸素との接触面積は軟１線の径と本数で決ま
るのに対し、異型ワイヤーとすれば同等の径と本数であ
っても酸素との接触面積を増やす事ができ、さらに内包
されたフラックスにより燃焼が促進されるので、充分な
酸化反応が期待できる。必要以上の燃焼はフラックス入
りワイヤのフープ材の厚みを増したり、またよ材質を変
更したり内包するフラックスの組み合わせを替える事で
調整する事ができる。さらに、溶滴が微細な噴籾状とな
るため、噴出する酸素により更なる超微粒子となって再
度酸化反応が起こり、更なる酸化反応熱を生じて高温と
なり、火炎の色は黄色〜黄白色で噴出火花も滑らかなき
め細かなものとなり、失火が生じることもない。また、
水中での燃焼も可能であることが＠　認できた。これは
、文献によれば、酸素切断は鉄と酸素の激しい燃焼作用
によって行われ、その酸化は進行度合いに応じ、Ｆｅ＋％０２＝ＦｅＯ−ｆ−６４，０ｋｃａＡ　　　　
　　（１）３Ｆｅ＋２０２＝Ｆｅ３０（＋２６６．９ｋ
ｃａｆ　　　（２）２Ｆｅ＋３／２０ｚ＝ＦｅｚＯｚ　
　＋］９０．７ｋｃａｊ！　　　（３）のような反応が
考えられるが、熱化学平衡の見地から鉄の溶融温度近傍
で安定に存在しつる酸化鉄のほとんどがＦｅ○であるこ
とが考えられている。

しかし、このフラックス入りワイヤーを内挿した′酸素
溶断棒の燃焼では、鉄の溶融温度をはるかに超えた温度
での反応であり、これは、Ｆｅ５０＜かｐｅ２ｃ）：＋
の生成反応であると思われる。

〔発明の効果〕

本発明は以下の効果を奏する。

（１）　　溶断の際に生じるスラグの流動性が良くなり
、運棒を速め、切代を小さくとっても溶断面での再溶着
が無いので、溶断速度を早くすることができる。

（２）　　溶断棒の燃焼時に、フラックス入りワイヤの
溶滴が微細な噴霧状になって酸化反応を促進し、高温を
得ることができて、溶断効率が向上する。

（３〕　　溶断能力の高い従来の二重管式の溶断棒に比
してざらに溶断速度が４０〜６０％程度向上し、単位時
間当たり酸素消費量が１０％程度減少する。

（４）芯線材が先行燃焼し過ぎることがなく、安定した
集中炎が得られ、失火が生じることがない。

（５）従来の二重管式の溶断棒に比して溶断作業効率が
向上し、ランニングコストも安くなる。

（６）芯線材の本数を従来よりも少なくしても溶断効率
の高い溶断棒が得られるので、溶断棒自体を軽量化する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す酸素溶断棒の断面図
、第２図は同酸素溶断棒の内部構造を示す一部切欠斜視
図、第３図は同酸素溶断棒の燃焼状態を示す図である。第４図乃至第７図は本発明の他の実施例を示す酸素溶断
棒の断面図であり、第８図乃至第１１図は従来の酸素溶
断棒の断面図を示す図である。、２，３，４．５：酸素溶断棒　１１．２１．３＋：鋼
管２、２２．３２．５２：フラックス入りワイヤ２ａ、
　２２ａ、　３２ａ：フラックス２ｂ、　２２ｂ、　３
２ｂ　：管状成形体３、２３．３３．４３：空間　　　
１４．２４．３４°間隙２５：四部３３．５３：空所４１．５１：絶縁・耐熱加工層第９図第１０図第１１図

Claims

【特許請求の範囲】１、主として鉄粉からなる金属粉と火炎安定剤、発熱増
強剤、酸化剤の１種以上と珪酸ソーダ、珪酸カリウム等
の珪酸塩を配合混練したフラックスを内包する芯線材を
鋼管に内挿してなる溶断棒。２、主として鉄粉からなる金属粉を焼結しまたは固着し
て得た粒度の粗い金属粒と火炎安定剤、発熱増強剤、酸
化剤の中の１種以上と珪酸ソーダ、珪酸カリウム等の珪
酸塩との配合混練物からなるフラックスを内包した芯線
材を鋼管に内挿してなる溶断棒。３、請求項第１項または請求項第２項の記載において、
芯線材が１本以上であって鋼管内壁に隣接して固設して
なる溶断棒。４、請求項第１項乃至第３項の記載において、芯線材が
中空材である溶断棒。５、請求項第１項、第２項及び第４項の記載において、
中空材の外表面に絶縁加工を施し、そのものを通電型溶
断棒とした溶断棒。６、請求項第１項乃至第４項の記載において、芯線材を
内挿した鋼管の外表面に絶縁加工・耐熱加工を施し、通
電型とした溶断棒。７、請求項第４項の記載において、中空材が中空部を酸
素流通路とした溶断棒。