JPH05329635A - 溶削方法及び装置 - Google Patents
溶削方法及び装置Info
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- JPH05329635A JPH05329635A JP4351422A JP35142292A JPH05329635A JP H05329635 A JPH05329635 A JP H05329635A JP 4351422 A JP4351422 A JP 4351422A JP 35142292 A JP35142292 A JP 35142292A JP H05329635 A JPH05329635 A JP H05329635A
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Abstract
ラブの前端において溶削開始を許容する溶削方法及び装
置の開発。 【構成】 溶削装置は、間に溶削スロット26を形成す
る上方及び下方予熱ブロック20、22と、該上方予熱
ブロック内に該溶削スロットの上方で且つ平行に列をな
して互いに隣り合って取付けられる複数の予熱ノズル挿
入体44を備えるマニホルド及びヘッド組立体14から
なる。予熱ノズル挿入体は高速の酸素中央流れとその周
囲の同心の燃料流れを放出する。中央穿孔から噴出する
酸素の運動量はそれが予熱ブロックからもっと下流で燃
料気体と交差するまで維持される結果、一層増強された
そして高温の火炎が実現され、従って対角方向離間距離
が従来からの溶削装置に比較して増大される。溶融金属
が溶削装置上に飛散しない態様でスラブの前端において
の溶削の開始を許容する。予熱ノズル挿入体の交換は容
易である。
Description
に溶削するための方法及び装置に関するものであり、特
には予熱及び溶削開始中溶融スラグ及び金属が溶削装置
上に吹き飛ばされないようにしつつ、予熱及び溶削開始
中加工物の端から十分の対角方向離間距離(退避距離)
を持つことを許容する溶削方法及び装置並びにそのため
のノズル挿入体部品に関するものである。
びスラグ巻き込み部のような表面欠陥を除去するために
その上面、底面並びに両側面に沿って溶削装置を相対的
に移動することにより表面をコンディショニングされ
る。代表的な従来からの溶削装置は、支持体の巾及び端
部を横切って取付けられる上面、側面及び下面溶削装置
を含んでいる。上面、側面及び下面溶削装置はスラブの
面全体を溶削するように配列されている。
下方予熱ブロックに酸化性気体(代表的に酸素という)
及び燃料を分配するマニホルド及びヘッド組立体を含ん
でいる。上方及び下方予熱ブロックは互いに離間され
て、それらの間に、溶削を可能ならしめるように大量の
酸素をスラブ表面上に吹きつける溶削スロットを形成し
ている。下方予熱ブロックは、酸素流れに隣り合って燃
料気体を放出するため溶削スロットに隣り合って位置づ
けられる放出端を有する燃料気体通路を含んでいる。
例示されるように、上方予熱ブロックは代表的に、溶削
に先立ってスラブを予熱するために酸素及び燃料気体の
合流流れを放出するノズルを構成するよう個々の放出オ
リフィスを有する酸素及び燃料気体通路を含む単一部品
である。その後、酸素及び燃料の後混合流れが溶削に供
される。ノズル出口の鋼スラブからの適正な垂直離間距
離を維持するために、上方及び下方溶削装置はそれぞれ
の予熱ブロックに配置された摺動シューを含んでいる。
一体に形成されたノズルは溶削装置から外方に高速の気
体流れを与えることができないので、対角方向の合計離
間距離、即ち垂直離間距離及び水平離間距離(溶削装置
からスラブまでの進み距離)は小さくそして溶削装置は
予熱中スラブに近接して置かれねばならない。従って、
上述した特許に例示されるような従来型式の溶削装置に
おいては、予熱中上方予熱ブロックから鋼スラブ上に予
熱気体流れを差し向けられるように、上方予熱ブロック
は下方予熱ブロックを超えて張り出して前方に突出して
いる。
ラブの初期加熱中下方予熱ブロックを超えて前方に突出
しているから、スラブ縁辺に形成された溶鋼及びスラグ
等は鋼スラブの下側に位置する上方予熱ブロック部分上
に滴り落ちる可能性がある。これら溶鋼等は上方予熱ブ
ロックを損傷し、その補修或いは取り替えを必要ならし
める。この問題を回避するために、初期予熱中、溶削装
置を、溶鋼及びスラグが前方に張り出している予熱ブロ
ック上に滴り落ちるのを防止するために端から2.5〜
5.1cm(1〜2インチ)内方でスラブに隣り合って
位置決めしそしてスラブを加熱するのが通常的な実施態
様となっていた。鋼スラブ端から内方で溶削プロセスを
開始する結果として、2.5〜5.1cm(1〜2イン
チ)の未溶削鋼が廃棄されるか或いは手作業で溶削され
ねばならず、これは過剰の製造コストを招いた。
ズルを形成する放出端は摩耗しやすい。予熱ノズルは上
方予熱ブロック内に一体に形成されているから、ノズル
領域への何らかの損傷が起こると、上方予熱ブロック全
体を交換するか或いは上方予熱ブロックの損傷領域を取
り除きそして新たな材料をそこにろう接する必要性が生
じた。
降り注がない或いは飛散しない態様でスラブの前端にお
いて溶削の開始を許容するよう予熱及び溶削中金属加工
物からの一層大きな対角方向離間距離の設定を可能なら
しめる溶削方法及び装置を開発することである。
金属その他の粒子を溶削装置上に落下或いは飛散せしめ
ることなくスラブ端の全巾予熱を可能ならしめるに充分
の対角方向離間距離をもって溶削装置を位置決めするこ
とができそして鋼スラブの端において端溶削を開始する
方法を開発することである。
高速中央流れと該中央流れと実質上平行であるよう中央
流れの周囲に同軸に設けられる燃料気体の同心流れとを
備える予熱気体流れを予熱領域に向けて差し向けること
を含む予熱段階を含む金属加工物を熱化学的に溶削する
方法及び装置を提供する。その結果、酸化性気体中央流
れの運動量(モーメンタム)は実質上維持される。その
後、溶削用酸化性気体の流れが加工物の予熱領域に向け
て鋭角で差し向けられそして加工物と溶削用酸化性気体
との間で相対運動が開始されて溶削部を生成する。
は、その直上に酸化性気体の第1安定化流れを差し向け
そしてその直下に酸化性気体の第2安定化流れを差し向
けることにより安定化される。好ましくは、第2の安定
化流れは後に溶削用酸化性気体を放出する口即ち溶削ス
ロット自体から放出される。
するように互いに離間される上方及び下方予熱ブロック
を含むマニホルド及びヘッド組立体を備えている。複数
の放出ノズルが、溶削スロット上方にそして平行に一列
をなして互いに隣り合って設けられ、各ノズルはマニホ
ルド及びヘッダ組立体から酸化性気体を受け取りそして
それを高速中央流れとして放出するための中央穿孔を含
んでいる。マニホルド及びヘッダ組立体から燃料気体を
受け取りそしてそれを酸化性気体の中央流れ周囲に同軸
にそしてそれに平行に流出する実質上同心の流れとして
それを放出するために外側通路手段もまた設けられる。
明方法は、長尺の金属加工物の端から充分に大きな対角
方向離間距離においてマニホルド及びヘッダ組立体を位
置づける段階と、金属加工物の端を予熱するべくノズル
の中央穿孔を通して酸化性気体の高速流れを発生せしめ
同時にノズルの外側通路手段を通して燃料気体流れを発
生せしめる段階を含んでいる。これら流れは着火されそ
して金属加工物の端に向けて差し向けられその後ノズル
からの酸化性気体及び燃料気体の流れは低流量に低減さ
れる。その後、加工物の溶削が開始される。溶削は、溶
削スロットから溶削用酸化性気体の高速流れを発生せし
めそしてマニホルド及びヘッダ組立体に向けてそしてそ
れを横切って水平に加工物を移動して溶削部を生成する
ことを含む。
ズル挿入体である。各ノズル挿入体は、支持ブロックに
おける筒状開口に装着されるときノズルを構成するよう
になっておりそして各々は長手軸線を定義しそして前方
放出端と後端とを有する筒状胴体部材を備える。中央穿
孔が長手軸線に沿って胴体部材を通して伸延しそして複
数の長手方向に伸延する溝が胴体部材の外面周囲にそし
て前方放出端に隣り合うその長さの一部に沿って隔置さ
れる。挿入体が支持ブロックの円形開口に装着されると
き、高速酸素流れが中央穿孔を通して差し向けられそし
て実質上同心の燃料気体流れが溝と円形開口との間に形
成された通路を通して差し向けられ、酸素が中央穿孔を
流出するに際して酸素の運動量を長距離にわたって維持
する。
中央穿孔は、先細部分とノズル挿入体の酸素放出端にお
いて終端する末広部分とを含んでいる。酸素放出端にお
ける末広部分の直径は、収斂前の穿孔の直径未満であ
る。この構造は、中央穿孔からの高速の、好ましくは超
音速の酸素流れを提供する。
ブロックは、上方及び下方予熱ブロックの間に形成され
た溶削スロットに隣り合って配置される燃料気体流れ通
路及び放出端を含んでいる。上方予熱ブロックは、ノズ
ル列上方に配置されるスロットを含んでいる。スロット
は、マニホルド及びヘッド組立体から酸素の流れを受け
取りそしてノズルの放出端から流出する気体に対するシ
ールド酸素流れを形成するため上方予熱ブロックを通し
て延在している。
離は、スラブの予熱中約15.2〜25.4cm(6〜
10インチ)の範囲にある。鋼スラブからの水平離間距
離はスラブの予熱中約7.6〜12.7cm(3〜5イ
ンチ)の範囲にありそして鋼スラブからの垂直離間距離
は約3.8〜7.6cm(1−1/2〜3インチ)の範
囲にある。
達するために所定の期間にわたって加工物を加速するこ
とを含み、そして本発明の好ましい具体例に従えばマニ
ホルド及びヘッド組立体は加工物が加速されている期間
中移動している加工物と接触状態に移動するよう接近せ
しめられる。また、加工物を2段階で加速し、その場合
第2段階中マニホルド及びヘッド組立体を接近せしめる
ことが好ましい。
の通路を通して中央高速酸素流れ及びその周囲の同心の
燃料気体流れを差し向けてスラブを予熱する。予熱ノズ
ル挿入体がノズルに隣り合っての燃料気体流れの酸素と
の急激な交差を起こすことなく装置から外方への効率的
な酸素及び燃料気体流れを提供するから、中央穿孔から
噴出する酸素の運動量はそれが予熱ブロックからもっと
下流で燃料気体と交差するまで維持される。その結果、
一層増強されたそして高温の火炎が実現され、従って対
角方向離間(退避)距離が従来からの溶削装置に比較し
て増大される。本発明を使用すると、38.1cm(1
5インチ)もの長い対角方向離間距離が実現されうる。
この一層大きな対角方向離間距離の結果として、スラブ
の初期予熱中、スラグ及び溶鋼は下側の溶削装置上に落
下せず、従って溶削を従来のようにスラブ端から内方に
引っ込んだ位置からではなく、スラブの端において開始
することができる。追加的に、装置の継続しての使用
中、ノズル挿入体の放出端は摩耗するが、ノズル挿入体
は取付け板を取り外しそして損傷したノズル挿入体を取
り出し、新しいノズル挿入体を取付け開口内に挿入する
ことにより容易に交換されうる。
溶削装置10が例示されている。2つの溶削装置10が
例示され、一つは溶削されるべき鋼スラブSの面の上方
に位置しそしてもう一つはその下方に位置する。溶削装
置10は通常、支持体11(図11)の巾を横切って設
置されそしてスラブSの上面と下面とを溶削するように
配列される。追加的に、側面溶削装置10aがスラブS
の側面を溶削するのを補助するように支持体11に位置
づけられる(図11)。スラブSは通常、溶削装置によ
り構成される矩形状開口のハウジングを貫いて伸延しう
る可動のテーブル(図示なし)上に配置される。
来型式の溶削装置を使用した場合スラブ縁に隣り合って
の初動スタート中起こったような装置上へのスラグ或い
は溶融金属の降り注ぎを生じることなく予熱及び溶削が
スラブの端隅角において行いうるように予熱及び溶削中
スラブからの十分の離間距離の設定を許容するよう構成
される。
置は、代表的に青銅及び銅材料から形成されそして酸素
及び燃料気体を受け取りそして分配する燃料及び酸素気
体通路(概略的に示す)を備えるマニホルド及びヘッド
組立体14を含む。マニホルド及びヘッド組立体14は
成形スロット16を含み、その一縁辺に沿って上方及び
下方予熱ブロック20、22が装着される。上方及び下
方予熱ブロック20、22は共に、マニホルド及びヘッ
ド組立体14から互いに実質上等距離外方に伸延する。
上方及び下方予熱ブロックは好ましくは銅製である。
所定寸法の溶削スロット26及び放出オリフィス28を
間に構成するよう互いに離間され、マニホルド及びヘッ
ド組立体14から溶削用酸素の流れを受け取りそして鋼
スラブS上に放出オリフィス28を通して溶削用酸素を
放出する(図2及び6)。30として概略示する酸素流
れ通路はマニホルド及びヘッド組立体14を通して伸延
しそして溶削スロット26の入口端に通じている。
6に隣り合って位置づけられる燃料気体流れ通路32及
び放出端34を含んでいる。燃料気体は、溶削中、マニ
ホルド及びヘッド組立体14の燃料気体流れ通路36を
通して燃料気体通路32に流入しそして溶削用酸素とは
別の溶削用火炎として流出する。摺動シュー38が、下
方予熱ブロック22及びマニホルド及びヘッド組立体1
4の下側に沿って配置される。摺動シュー38は、溶削
用の放出オリフィス28並びに他の流出する燃料及び酸
素流れを鋼スラブ表面から所定の距離に位置決めするた
めにスラブと接触するべく適応するスラブ係合用スキッ
ド41を具備するスラブ係合用下面40を含んでいる。
図1に示されるように、下側の溶削装置10は上下逆さ
にされそして摺動シュー38は鋼スラブSの下面に係合
するよう位置決めされている。
2とベース部材42に止着されそしてそこから前方に伸
びる延長部材43とを含んでいる。複数の予熱ノズル挿
入体44(図3〜6)が延長部材43の巾を横切って一
列に並んで互いに隣り合って取付けられる。各予熱ノズ
ル挿入体44は延長部材43に突入する長手方向に伸延
する実質上筒状の胴体部材として形成されている(図
6)。予熱ノズル挿入体44は好ましくは、各々、両側
の端の気体入口端46及び放出端48を備える真鍮或い
は銅製の単一部品から形成される。各予熱ノズル挿入体
44は、延長部材43内の取付け開口50内に取付けら
れる。O−リング52が予熱ノズル挿入体44の外周面
に入口端において配置されそして上方予熱ブロック20
の取付け開口50内での心合並びに取り外し自在の取付
け作用を補助する。追加的に、O−リングは酸素及び燃
料気体を分離するシールとして働く。
れそして予熱ノズル挿入体44の放出端48と係合す
る。取付け板54もまた、予熱ノズル挿入体44を取付
け開口50内に保持するのを助成する。取付け板54
は、予熱ノズル挿入体44の放出端48と整列しそして
心合する穴を含んでいる。取付け板54は機械ボルト5
8のような締着具により上方予熱ブロック20に固着さ
れる(図3)。
穿孔60が予熱ノズル挿入体44を軸線方向に貫通して
伸延する。マニホルド及びヘッド組立体14内の酸素流
れ通路62が、上方予熱ブロック酸素通路64内へとそ
してそこに通じる中央穿孔60を通して気体を通入す
る。中央穿孔60は、先細部分66、スロート部分68
及び端部の末広部分70を含んでいる(図4)。先細部
分66は図4に示されるように高角度で内方にテーパ付
けられている。末広部分70はもっと小さな角度で外方
にテーパ付けられている。好ましい具体例において、酸
素放出端における末広部分70の直径は先細となる前の
穿孔の直径より小さい。しかし、先細となる前の穿孔を
出口直径より小さな直径とすることもでき、また穿孔を
全長を通して真直ぐに設計することもできる。穿孔内に
受け取られた酸素気体はまず先細部分で絞られ、ここで
気体速度が増大される。その後、酸素は、高速の、好ま
しくは超音速の、スラブSに対して正確に差し向けられ
た流れとして放出端から噴出する。
放出端部48側に形成される。図5に明示されるよう
に、放出端部48は予熱ノズル挿入体44周囲に燃料気
体流れ通路76を形成する長い同心溝(フルート)74
を含んでいる。ここを通して、燃料気体が中央酸素流れ
周囲の実質上平行な同心流れとしてノズルから外方に流
出する。燃料気体はマニホルド及びヘッド組立体14内
の通路78及び上方予熱ブロックにおける通路78’
(図2)を通して送給されそして後予熱ノズル挿入体4
4の外面周囲にそして溝により形成される通路76へと
通入する。中央酸素流れ周囲に燃料気体流れが同心状態
として噴射されることは、燃料気体流れがノズルに隣り
合って酸素流れと交差するのを防止する。従って、酸素
が予熱ノズル挿入体44から流出するに際して酸素の運
動量は維持される。酸素と燃料気体との混合はもっと下
流で起こって予熱ブロックから一層伸長した距離におい
て一層高温の火炎を発生する。
ルドプレート80(図2、3)を形成し、これは取付け
板54から上方に離間関係で位置づけられてスロット8
2を形成する。酸素流れ通路64aが中央酸素流れ通路
64から分岐して上方予熱ブロックを通してスロット8
2まで伸延する。スロット82を通して放出される酸素
は予熱ノズル挿入体44から流出する酸素及び燃料気体
に対するシールド或いは安定化用酸素流れを形成する。
なし)を含めて、図1に示されるように位置決めされそ
して様々の通路を通しての酸素及び燃料気体の流れが制
御されてスラブSを予熱する。予熱ノズル挿入体44が
ノズルに隣り合っての燃料気体流れと酸素との急激な交
差を起こすことなく装置から外方への効率的な酸素及び
燃料気体流れを提供するから、中央穿孔から噴出する酸
素の運動量はそれが予熱ブロックからもっと下流で燃料
気体と交差するまで維持される。その結果、一層増強さ
れたそして高温の火炎が実現され、従って対角方向待避
距離が他の従来からの溶削装置に比較して増大される。
本発明を使用すると、38.1cm(15インチ)もの
長い対角方向離間距離が実現された。この一層大きな対
角方向離間距離の結果として、スラブSの初期予熱中、
スラグ及び溶鋼は装置上に落下せずそして溶削をスラブ
端において開始することができる。追加的に、装置に継
続しての使用中、ノズル挿入体の放出端は摩耗するが、
ノズル装入体は取付け板54を取り外しそして損傷した
ノズル挿入体を取り出し、新しいノズル挿入体を取付け
開口50内に挿入することにより容易に交換されうる。
入体の第2の具体例を144として示す。この具体例に
おいては、予熱ノズル挿入体144は、真鍮や銅のよう
な金属材料の単一部品から構成されそしてそこを通して
の超音速流れの発生を容易ならしめるために先細−末広
穿孔160を含んでいる。外面は、前方の放出端148
に隣り合って胴体部の長手軸線のほぼ1/4に沿って複
数の溝174を含んでおりそして後端146に隣り合っ
て外面螺刻部分145をも含んでいる。この螺刻部分1
45は予熱ブロックの筒状開口における対応する螺刻部
分と係合しうるようになっており(図10参照)、それ
により容易に係合及び離脱しうるようになっている。予
熱ノズル挿入体の穿孔には、前方放出端において六角ソ
ケット151が形成され、これはアレンレンチ等により
係合するに適する。
た、溝部と外面螺刻部との間に位置する一対の長手方向
に離間した肩153、154を含み、弾性O−リング1
52(図10)を受容するに適合する環状溝155を間
に形成する。後方の肩153はまた、後方に面する切頭
円錐表面部分160’を具備し、これは図10に示され
るように予熱ブロックの筒状開口内部への挿入時その対
接する表面と金属対金属座を形成するようになってい
る。
える従来からの溶削装置を使用し、鋼スラブの端部から
2.5〜5.1cm(1〜2インチ)引っ込んだ端近く
から溶削を開始する方法が例示されている。図示される
ように、溶削装置は端縁から2.5〜5.1cm(1〜
2インチ)引っ込んだ位置でその予熱を開始する。この
予熱位置において、装置はスラブ上方に約1.3cm
(0.5インチ)の垂直離間距離を有し、約3.2cm
(1.25インチ)の対角方向離間距離を形成してい
る。スラブ端縁から内方で予熱を開始する結果としてガ
レット(gullet)と呼ばれるへこみGがスラブ端縁部の
巾を横切って形成される。
う溶削の好ましい方法が例示されている。初期予熱中、
溶削装置は図13に示されるように位置づけられる。対
角方向離間距離が僅か3.2cm(1.25インチ)で
ある従来の予熱方法と対照的に、本発明の場合の対角方
向離間距離はもっと大きく、15.2〜25.4(6〜
10インチ)の範囲をとりうる。水平離間距離は好まし
くは約7.6〜12.7cm(3〜5インチ)であり、
これは水平離間がなく鋼スラブ上に位置する従来方法と
は対照的である。垂直離間距離は好ましくは約3.8〜
5.1cm(1.5〜2.0インチ)の範囲であり、僅
か1.3cm(0.5インチ)の垂直離間距離しか持た
ない従来方法と対照的である。
方向離間距離」とは、予熱ノズル挿入体44、144の
前端から加工物の前隅角までの距離として定義すること
ができる。同じく、「水平離間距離」とは、ノズル前端
を含む垂直面と加工物端との間の水平距離でありそして
「垂直離間距離」とはスキッドを含む水平面と加工物の
上面との間の垂直距離である。
段階を図6及び14を参照して詳しく述べる。予熱を開
始するために、鋼スラブを積載するテーブル(図示な
し)が溶削装置が鋼スラブに隣り合ってその上方に位置
する位置へと移動される。溶削装置は従来からの溶削操
作におけるように鋼スラブに接近せしめられ、そして後
テーブルが予熱位置へと後退する(図11、13)。溶
削装置の予熱燃料気体が低流量において着火されそして
予熱酸素もまた低流量で放出される。また、例示具体例
においては、小容積流量の酸素が下側シールド流れを提
供するように溶削スロット26を通して同時に差し向け
られる。予熱燃料気体の流量がその後増大される。予熱
燃料気体流量が増大された直後、予熱酸素流量が増加さ
れ、そして図6に明示されるように、この流れは予熱ノ
ズル挿入体により形成されるノズルから放出される予熱
用気体流れ直上に安定化用流れを含んでいる。酸素流量
は、従来の溶削方法及び溶削装置に対する通常の予熱酸
素流量の約2倍まで増加される。
流れは実質上超音速で放出されそして同心の燃料気体流
れは中央酸素流れの速度より低い速度で放出される。ま
た、上方及び下方酸素安定化流れは燃料気体流れの速度
より低いそれぞれの速度で放出される。
素流れは図14に示すように実質上低減され、そして溶
削用酸素流れが発生せしめられる。溶削用酸素がその最
大圧力及び流量に達するとき、予熱用燃料気体流れは減
少されそして鋼スラブを保持するテーブルが溶削装置に
向けて移動される。好ましい具体例において、テーブル
の移動まで溶削用酸素が待つ「不動時間」は約2秒であ
る。
である第1の比較的遅い速度で前方に移動される。この
速度は通常の溶削速度の約1/4である。所定の期間
後、その速度は通常の溶削速度、即ち、第一の速度の約
4倍の速度まで増大される。酸素流量は、テーブル速度
が通常の溶削速度に達した時点で僅かに減少される。そ
の後、通常の従来からの方法におけるように溶削が継続
される。好ましくは、燃料気体流れが酸化反応の維持を
促進するために下方ブロックの燃料気体通路32の放出
端34から併せて放出される。また、図14に例示され
るように、マニホルド及びヘッド組立体はそれが移動し
ている加工物上に接触状態に移動しそして浮動するよう
に接近する。接近操作は加工物のその最初の速度からそ
の操業速度即ち最終溶削速度への加速と実質上同時に開
始される。また、接近操作は加工物がその最終溶削速度
に達するのと実質上同時に終了するように調時される。
る。この具体例において、溶削酸素の送給は図14の具
体例におけるほど早期に始まらないし、また図14に示
されるように一旦大きな速度に立ち上がりその後減少さ
ることはない。図15においては、溶削酸素はテーブル
の加速中滑らかに増大される。これら操業パラメータの
選択はおおむねマニホルド及びヘッド組立体と加工物と
の間の最初の離間距離に依存する。
過程と加工物の加速の状況を幾分詳細に示す。
いは飛散しない態様でスラブの前端において溶削の開始
を許容するよう予熱及び溶削中金属加工物からの一層大
きな対角方向離間距離の設定を可能ならしめる。装置の
継続しての使用中、ノズル挿入体の放出端は摩耗する
が、ノズル挿入体は取付け板を取り外しそして損傷した
ノズル挿入体を取り出し、新しいノズル挿入体を取付け
開口内に挿入することにより容易に交換されうる。それ
により、上方予熱ブロック自体の寿命を増大することが
できる。
が、本発明の範囲内で多くの変更をなしうることを銘記
されたい。
上方及び下方溶削装置の概略側面図である。
挿入体を示す溶削装置の正面図である。
である。
び5のノズル挿入体並びに予熱用気体流れを示す。
体を例示する上方予熱ブロックの部分断面図である。
溶削装置の端面図である。
示する説明図である。
法を例示する説明図である。
様々の操作段階を示すグラフである。
るグラフである。
溶削酸素圧力との間の関係を例示するグラフである。
Claims (22)
- 【請求項1】 金属加工物を熱化学的に溶削する方法で
あって、(a)互いに離間して、間に溶削スロットを形
成する上方及び下方予熱ブロックと、該上方予熱ブロッ
ク内に該溶削スロットの上方で且つ平行に列をなして互
いに隣り合って取付けられる複数の放出ノズルにして、
各放出ノズルが酸化性気体を受け取りそしてそれを高速
の酸化性気体中央流れとして放出するための中央穿孔及
び燃料気体を受け取りそしてそれを前記酸化性気体中央
流れ周囲に同軸で且つ平行に流れる実質上同心の流れと
して放出するための外側通路手段を含む放出ノズルとを
備えるマニホルド及びヘッド組立体を用意する段階と、
(b)前記マニホルド及びヘッド組立体を長尺の金属加
工物の端から所定の対角方向離間距離において位置決め
する段階と、(c)金属加工物の端を予熱する段階であ
って、前記放出ノズルの各々の中央穿孔を通して酸化性
気体の高速流れを発生せしめ、同時に該放出ノズルの各
々の外側通路手段を通して燃料気体流れを発生せしめ、
該酸化性気体流れと燃料気体流れを着火しそして金属加
工物の端に向け差し向けることを含む予熱段階と、
(d)前記ノズルからの酸化性気体流れと燃料気体流れ
とを停止する段階と、(e)金属加工物を溶削する段階
にして、前記溶削スロットから高速の溶削用酸化性気体
流れを発生せしめそして金属加工物を前記マニホルド及
びヘッド組立体に向けてそしてそれを横切って水平に移
動して溶削部を生成することを含む溶削段階とを包含す
る金属加工物を熱化学的に溶削する方法。 - 【請求項2】 前記列をなすノズルの直上で且つそれに
平行な方向に酸化性気体の第1の安定化用流れを差し向
けそして該列をなすノズルの直下で且つそれに平行な方
向に酸化性気体の第2の安定化用流れを差し向けること
により前記予熱用の気体の流れを安定化する段階を更に
含む請求項1の方法。 - 【請求項3】 前記酸化性気体の第2の安定化用流れ及
び溶削用酸化性気体流れを共に前記溶削スロットから放
出する請求項2の方法。 - 【請求項4】 酸化性気体の流れを前記放出ノズルの各
々の中央穿孔から実質上超音速で放出する請求項1の方
法。 - 【請求項5】 金属加工物を移動する段階が最終溶削速
度に達するために所定の期間にわたって金属加工物を加
速することを含み、そして該所定の期間中前記マニホル
ド及びヘッド組立体が移動中の金属加工物と接触状態に
移動するように該マニホルド及びヘッド組立体を金属加
工物に接近せしめる追加段階を含む請求項1の方法。 - 【請求項6】 金属加工物を移動する段階が、前記溶削
スロットからの高速の溶削用酸化性気体流れを発生せし
める段階の開始と実質上同時に第1の比較的低い速度へ
の加速を開始し、金属加工物の速度を該第1の比較的低
い速度に比較的短時間保持し、そして後金属加工物を最
終溶削速度にまで再加速することを含む請求項5の方
法。 - 【請求項7】 前記マニホルド及びヘッド組立体を接近
せしめる段階が金属加工物を最終溶削速度に加速する段
階と実質上同時に始まり、そして該マニホルド及びヘッ
ド組立体を接近せしめる段階が金属加工物が最終溶削速
度に達するのと実質上同時に終了する請求項6の方法。 - 【請求項8】 前記ノズルからの酸化性気体流れ及び燃
料気体流れを停止する段階並びに前記金属加工物を溶削
する段階の開始が実質上同時である請求項7の方法。 - 【請求項9】 金属加工物の最終溶削速度が前記第1の
比較的低い速度より約3〜4倍速い速度範囲にある請求
項8の方法。 - 【請求項10】 前記下方予熱ブロックが前記溶削スロ
ットに隣り合ってその下側に位置する燃料気体流れ通路
及び放出口を含み、金属加工物を溶削する段階が該燃料
気体流れ放出口を通して燃料気体を同時に放出すること
を含む請求項1の方法。 - 【請求項11】 互いに離間して間に溶削スロットを形
成する上方及び下方予熱ブロックと、該上方予熱ブロッ
ク内に該溶削スロットの上方で且つ平行に列をなして互
いに隣り合って取付けられる複数の放出ノズルにして、
各ノズルが酸化性気体を受け取りそしてそれを高速の酸
化性気体中央流れとして放出するための中央穿孔及び燃
料気体を受け取りそしてそれを前記酸化性気体中央流れ
周囲に同軸で且つ平行に流れる実質上同心の流れとして
放出するための外側通路手段を含む放出ノズルとを備え
るマニホルド及びヘッド組立体を備え、前記放出ノズル
を金属加工物を予熱するのに使用し、その場合各放出ノ
ズルの燃料気体の同心流れが当該ノズルの酸化性気体中
央流れの運動量に認めるほどに干渉せず、装置を金属加
工物から十分の離間距離に位置づけることができること
を特徴とする金属加工物を熱化学的に溶削する装置。 - 【請求項12】 前記上方予熱ブロックが前記マニホル
ド及びヘッド組立体から酸素流れを受け取りそして放出
ノズルから流出する流れに対するシールド酸素流れを形
成するため前記列をなすノズルの直上で且つそれに平行
に位置づけられるスロットを含む請求項11の装置。 - 【請求項13】 前記下方予熱ブロックが溶削スロット
の下側に位置する燃料気体流れ通路及び放出口を含む請
求項12の装置。 - 【請求項14】 前記放出ノズルの各々が上方予熱ブロ
ックにおける取付け開口に取付けられ、該放出ノズルが
該取付け開口内に装着される全体的に筒状のノズル挿入
体を備え、該ノズル挿入体が中央穿孔と該ノズル挿入体
の外面周囲に離間して形成される複数の長手方向に伸び
る実質上平行な溝とを含み、該溝及び取付け開口がそれ
らの間に外側通路手段を形成する請求項11の装置。 - 【請求項15】 前記ノズル挿入体の各々の中央穿孔が
先細部分と該ノズル挿入体の放出端で終端する末広部分
とを含む請求項14の装置。 - 【請求項16】 支持部材における筒状開口内に取付け
られるときノズルを形成する挿入体にして、前方放出端
と後端とを具備する全体に筒状の胴体部材、前記胴体部
材の長手軸線に沿って該胴体部材を貫通して伸延する中
央穿孔、前記胴体部材の外面周囲に離間されそして前記
放出端に隣り合う長さ部分に沿って形成される複数の長
手方向に伸延する実質上平行な溝を備え、該挿入体が前
記支持部材の筒状開口内に装着されるとき、高速の気体
流れを前記中央穿孔を通して差し向けそして実質上同心
の流れを前記溝と筒状開口との間に形成された通路を通
して差し向けることを特徴とする挿入体。 - 【請求項17】 前記中央穿孔が先細部分と該ノズル挿
入体の放出端で終端する末広部分とを含む請求項16の
挿入体。 - 【請求項18】 前記胴体部材が金属材料製の単一部品
からなる請求項17の挿入体。 - 【請求項19】 前記溝が前記胴体部材の長さの半分よ
り少ない長さにわたって前記放出端まで伸延する請求項
18の挿入体。 - 【請求項20】 前記胴体部材の後端部が前記支持部材
における筒状開口の対応する螺刻部分と係合しうるよう
に外面を螺刻される請求項16の挿入体。 - 【請求項21】 前記中央穿孔が前方放出端において形
成され、アレンレンチ等と係合するに適した多側辺形ソ
ケットを含む請求項20の挿入体。 - 【請求項22】 前記胴体部材が前記溝と外面螺刻部分
との間に位置づけられる一対の長手方向に離間して間に
環状溝を形成しそして弾性シール用O−リングを受容す
るに適する肩を含み、該肩の一方が後端に面しそして前
記支持部材の筒状開口における対応する部分と金属対金
属座を形成しうる切頭円錐表面部分を含んでいる請求項
20の挿入体。
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