JPH0653305B2 - 溶削方法及び装置 - Google Patents
溶削方法及び装置Info
- Publication number
- JPH0653305B2 JPH0653305B2 JP4351422A JP35142292A JPH0653305B2 JP H0653305 B2 JPH0653305 B2 JP H0653305B2 JP 4351422 A JP4351422 A JP 4351422A JP 35142292 A JP35142292 A JP 35142292A JP H0653305 B2 JPH0653305 B2 JP H0653305B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stream
- nozzle
- ablation
- insert
- oxidizing gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K7/00—Cutting, scarfing, or desurfacing by applying flames
- B23K7/06—Machines, apparatus, or equipment specially designed for scarfing or desurfacing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K7/00—Cutting, scarfing, or desurfacing by applying flames
- B23K7/08—Cutting, scarfing, or desurfacing by applying flames by applying additional compounds or means favouring the cutting, scarfing, or desurfacing procedure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/48—Nozzles
- F23D14/56—Nozzles for spreading the flame over an area, e.g. for desurfacing of solid material, for surface hardening, or for heating workpieces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Gas Burners (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属加工物を熱化学的
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。
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。
【０００２】
【従来の技術】鋼スラブは一般に、クラック、シーム及
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。
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。
【０００３】上面、側面及び下面溶削装置は、上方及び
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。
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。
【０００４】例えば米国特許第４，１１５，１５４号に
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。
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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上方予熱ブロックはス
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。
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。
【０００６】追加的に、継続使用を通して、上方予熱ノ
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。
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。
【０００７】本発明の課題は、溶融金属が溶削装置上に
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。
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。
【０００８】本発明のまた別の課題は、著しい量の溶融
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。
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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸化性気体の
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。
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。
【００１０】好ましい具体例において、予熱用気体流れ
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。
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。
【００１１】本発明の装置は、間に溶削スロットを形成
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。
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。
【００１２】本発明のより特定的な様相に従えば、本発
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。
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。
【００１３】好ましい具体例において、予熱ノズルはノ
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。
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。
【００１４】好ましい具体例において、ノズル挿入体の
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。
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。
【００１５】やはり好ましい具体例において、下方予熱
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。
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。
【００１６】好ましい方法において、対角方向の離間距
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。
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。
【００１７】加工物を移動する段階は、最終溶削速度に
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。
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。
【００１８】
【作用】操作中、溶削装置は、最初、予熱ノズル挿入体
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。
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。
【００１９】
【実施例】図面、特に図１を参照すると、本発明に従う
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。
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。
【００２０】本発明に従えば、溶削装置１０は、他の従
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。
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。
【００２１】図２に詳しく例示されるように、本溶削装
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。
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。
【００２２】上方及び下方予熱ブロック２０、２２は、
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。
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。
【００２３】下方予熱ブロック２２は、溶削スロット２
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。
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。
【００２４】各上方予熱ブロック２０は、ベース部材４
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。
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。
【００２５】取付け板５４が上方予熱ブロックに固定さ
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）。
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）。
【００２６】図４及び５に詳細に示されるように、中央
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。
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。
【００２７】保持リング７２が予熱ノズル挿入体４４の
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。
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。
【００２８】延長部材４３の前方に突出する部分がシー
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。
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。
【００２９】操作中、装置１０は、側面溶削装置（図示
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。
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。
【００３０】図７〜１０は、本発明に従う予熱ノズル挿
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。
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。
【００３１】図７〜１０の予熱ノズル挿入体１４４はま
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。
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。
【００３２】図１２において、張出型予熱ブロックを備
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。
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。
【００３３】ここで、図１３を参照すると、本発明に従
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。
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。
【００３４】ここで使用されるものとしての用語「対角
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。
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。
【００３５】溶削プロセスの最初のスタートに関与する
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。
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。
【００３６】一つの好ましい具体例において、中央酸素
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。
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。
【００３７】ひとたび鋼スラブが予熱されると、予熱酸
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。
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。
【００３８】テーブルは最初、代表的に約３〜４ｍ／分
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。
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。
【００３９】図１５はスタート過程の改変例を例示す
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。
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。
【００４０】図１６は、図１５における溶削装置の接近
過程と加工物の加速の状況を幾分詳細に示す。
過程と加工物の加速の状況を幾分詳細に示す。
【００４１】
【発明の効果】溶融金属が溶削装置上に降り注がない或
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。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。
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。
【００４２】本発明を特定の具体例に基づいて説明した
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。
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。
【図１】鋼スラブの予熱及び溶削のため位置づけられた
上方及び下方溶削装置の概略側面図である。
上方及び下方溶削装置の概略側面図である。
【図２】図１の上方溶削装置の拡大側面図である。
【図３】上方予熱ブロック内に装着された複数のノズル
挿入体を示す溶削装置の正面図である。
挿入体を示す溶削装置の正面図である。
【図４】本発明の一具体例に従うノズル挿入体の斜視図
である。
である。
【図５】図４に示したノズル挿入体の断面図である。
【図６】上方予熱ブロックの部分断面図であり、図４及
び５のノズル挿入体並びに予熱用気体流れを示す。
び５のノズル挿入体並びに予熱用気体流れを示す。
【図７】ノズル挿入体の第２の具体例の斜視図である。
【図８】図７に示したノズル挿入体の端面図である。
【図９】図８の９−９線に実質上沿う断面図である。
【図１０】図６と同様であるが、図７〜９のノズル挿入
体を例示する上方予熱ブロックの部分断面図である。
体を例示する上方予熱ブロックの部分断面図である。
【図１１】溶削されるべき鋼スラブの周囲に配置された
溶削装置の端面図である。
溶削装置の端面図である。
【図１２】鋼スラブの端部溶削を開始する従来方法を例
示する説明図である。
示する説明図である。
【図１３】本発明に従い鋼スラブの端溶削を開始する方
法を例示する説明図である。
法を例示する説明図である。
【図１４】鋼スラブの予熱及び端溶削の開始に関与する
様々の操作段階を示すグラフである。
様々の操作段階を示すグラフである。
【図１５】図１４と同様であるが改変した過程を例示す
るグラフである。
るグラフである。
【図１６】溶削開始中ロールテーブル（即ち加工物）と
溶削酸素圧力との間の関係を例示するグラフである。
溶削酸素圧力との間の関係を例示するグラフである。
Ｓ 鋼スラブ １０ 溶削装置 １１ 支持体 １０ａ 側面溶削装置 １４ マニホルド及びヘッド組立体 １６ 成形スロット ２０ 上方予熱ブロック ２２ 下方予熱ブロック ２６ 溶削スロット ２８ 放出オリフィス ３０ 酸素流れ通路 ３２ 燃料気体流れ通路 ３４ 放出端 ３６ 燃料気体流れ通路 ３８ 摺動シュー ４１ スラブ係合用スキッド ４２ ベース部材 ４３ 延長部材 ４４ 予熱ノズル挿入体 ４６ 気体入口端 ４８ 放出端 ５０ 取付け開口 ５２ Ｏ−リング ５４ 取付け板 ５８ 機械ボルト ６０ 中央穿孔 ６２ 酸素流れ通路 ６４、６４ａ 酸素通路 ６６ 先細部分 ６８ スロート部分 ７０ 末広部分 ７６ 燃料気体流れ通路 ７４ 溝 ７６ 通路 ７８、７８’ 燃料通路 ８０ シールドプレート ８２ スロット １４４ 予熱ノズル挿入体 １６０ 先細−末広穿孔 １４５ 外面螺刻部分 １４６ 後端 １４８ 放出端 １５１ ソケット １５２ 弾性Ｏ−リング １５３、１５４ 肩 １５５ 環状溝 １６０’ 切頭円錐表面部分 １７４ 溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランク・ジェイ・ガスキー アメリカ合衆国サウスカロライナ州クウィ ンビー、ハニーサクル・レイン101
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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