JPS6235009B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般にスカーフイング（溶削）と呼
ばれる方法によつて鉄基金属材を熱化学的に手入
れする装置に関するものであり、特には燃料ガス
及び酸素のそれぞれの出口放出手段を通しての分
布一様性を制御する為のガス分配組立体に関す
る。このようなガス出口放出手段は、本発明の目
的に対しては、列をなして並べられる一様な寸法
のオリフイス群或いは一つの細長いスロツトいず
れとしても構成しうる。

鋼製品の製造において、表面除去作業を達成す
ることによりインゴツト、スラブ、ブルーム或い
はビレツトのような鋼材から表面欠陥を除去する
のにスカーフイング装置を使用するのが通例であ
る。表面除去作業は、可燃性燃料ガスと酸素の組
合せを使用して加工物を予熱することにより溶融
池を形成することにより開始される。燃料ガス及
び酸素はスカーフイング装置に別々に供給されそ
してそこからの放出前に（予備混合）或いは後に
（後混合）混合されて予熱火炎を形成する。好ま
しい構成において、予熱用の燃料ガス及び酸素は
各々、スカーフイング装置の上方予熱ブロツクに
実質上平行な列をなして位置づけられる一連のオ
リフイス列を通して別々に放出される。スカーフ
イング反応は、スカーフイング装置から好ましく
は細長いスロツトを通して放出されるスカーフイ
ング酸素流れを使用して実施される。燃料ガス及
び酸素の、それぞれの出口放出手段を通しての流
れは、一様な強さの予熱火炎及びスカーフイング
酸素流れを保証する為には一様に分布されねばな
らない。

スカーフイング装置は一般に、約４〜11インチ
巾のスカーフイングユニツトを単数乃至複数個配
列して成る。予熱燃料ガス及び酸素流れ用の所定
数の放出オリフイスがスカーフイングユニツト巾
にわたつて列装され、そして一般に約15〜45個の
範囲をとる。今まで、各放出オリフイスを通して
の一様な流れ分布を保証する為に、交叉穿孔によ
り相互連結される複数の中間室を介して予熱ガス
源を放出オリフイスに分流することが必要であつ
た。例えば45個の予熱放出オリフイスを具備する
スカーフイングユニツトにおいては、従来型式の
ガス供給源からのガス導入口を45個の放出オリフ
イスに繋ぐ３段の中間マニホルド室の配列を介し
てガス源からガスを供給することが必要であつ
た。第１のマニホルド室は導入供給口に直結され
る。第２のマニホルド室は第１マニホルド室に４
つの相互連結交叉穿孔を介して接続される。第３
のマニホルド室は第２のマニホルド室に８個の追
加交叉穿孔を介して接続される。

先行技術のスカーフイング酸素及び予熱用ガス
分配構成に関連する複雑性と価格上昇を克服する
のに使用された一つの技術は、マニホルド室内に
位置づけられそして供給口と放出オリフイスとの
間に介在するガス偏向板を使用して出口放出手段
の長さに沿つての供給ガスの流れの一様な分散を
計るものであつた。使用されるガス偏向板は、複
雑な設計を要しそして作製に費用がかかるだけで
なく、供給ガスの流れを出口手段のいずれか一方
側に偏流しないようにするのに注意深い位置決め
を要した。このような偏流が起ると邪魔板の本来
の目的が損われてしまう。

従つて、本発明の主たる目的は、供給ガスをス
カーフイング装置における出口放出手段を通して
一様に分配する為のガス分配手段を備える鉄基金
属材を熱化学的に手入れする為のスカーフイング
装置を提供することである。

以下、図面を参照して本発明について具体的に
説明する。

第１図を参照すると、本発明の好ましいスカー
フイング装置が全体を番号１０で示され、これ
は、ヘツド１２、上方予熱ブロツク１４及び下方
予熱ブロツク１６並びにシユー１８を含んでい
る。シユー１８はスカーフイング装置１０と加工
物（図示なし）との間に一定の期間作動関係を維
持するべく適応する。上方及び下方予熱ブロツク
１４及び１６はスカーフイング作業を開始する為
これらブロツクの一方乃至両方から予熱用火炎が
放出されるから予熱ブロツクと呼ばれている。

シート状のスカーフイング酸素流れを噴出する
スロツト状スカーフイングノズル２０は、上方予
熱ブロツク１４の下面２４と下方予熱ブロツク１
６の上面２２とにより形成される。下方ブロツク
１６には、スロツト状ノズルから噴出する酸素流
れに差向けられる流れとして燃料ガスを放出する
為の一列に並んだ燃料ガスオリフイス２６が設け
られている。

上方予熱ブロツク１４には、実質上等寸の予熱
燃料ガスオリフイス３０の列と実質上等寸の予熱
酸素口２８の列とが互いに平行関係で設置されて
いる。予熱燃料ガスオリフイス３０と予熱酸素口
２８はそれぞれ互いに近接している。各列におけ
るオリフイス数は或る与えられた寸法のスカーフ
イングユニツトに対して実質上等しくそしてスカ
ーフイングユニツトの設計巾に依存して約５〜45
個の範囲の数をとろう。

列設された予熱燃料ガスオリフイス３０或いは
予熱酸素口２８は一つの共通の放出マニホルド室
３２（後述）と連通し、そこに供給源から本発明
のガス分配組立体３５を介して燃料ガス或いは酸
素が供給される。

酸素口の方を例にとつて説明すると、ガス分配
組立体３５は、入口供給室３６を含み、これは放
出マニホルド室３２と交差して入口供給室３６か
ら放出マニホルド室３２への酸素用直通路を提供
する。該組立体３５は、マニホルド室３２内への
酸素の再分布を制御する為入口供給室３６とマニ
ホルド室３２との間の交差点に位置づけられる流
れ再分配部材３８をも含む。入口供給室３６は供
給ホース３７を介して外部供給源（図示なし）に
直結される。再分配手段３８は入口供給室３６と
マニホルド室３２との交点において制御された寸
法の「入口流れ面積」を提供する。本発明の目的
の為に、「入口流れ面積」は入口供給室からの妨
害のない流れに対して開通するマニホルド室の断
面積の２倍として定義される。

ガス分配組立体３５は、口２８を通しての予熱
酸素のみならず、前述したオリフイス３０を通し
ての燃料ガスの再分布の為にも同様に設けられう
る。同じく、本発明の教示に従つて設計された追
加的なガス分配組立体３５が、下方ブロツク１６
における燃料ガスオリフイス２６に燃料ガスを分
配するのにそして（或いは）スロツト状スカーフ
イングノズル２０内にヘツドにおける放出手段
（図示なし）を通してスカーフイング酸素を分配
するのにも使用されうる。

ガス分配組立体３５の好ましい構造が第２〜４
図に示されている。入口供給室３６は好ましく
は、上方予熱ブロツク１４に形成される単一の丸
穴である。放出マニホルド室３２もまた好ましく
は単一の交差丸穴である。放出マニホルド室３２
は、入口供給室３６と好ましくは直角に交差する
が、但しこれは必須要件ではない。入口供給室３
６の長手軸線４０が放出マニホルド室３２の長手
軸線４２と交差することも必須ではない。入口供
給室３６により定義される穴の直径を放出マニホ
ルド室３２により定義される穴の直径より大きく
して第４図に見られるように肩４４の形成を容易
ならしめることが好ましい。流れ再分配部材３８
が交差しあう室３２と３６とにより形成される肩
４４により支持されている。

流れ再分配部材３８は、好ましくは、入口供給
室３６を通しての流れの方向に実質上直交する面
内に配置される円板（デイスク）である。円板３
８の表面４５は平坦である必要はないが、この方
が好ましい。円板３８の直径は、入口供給室３６
の直径に実質上等しく、ぴつたりした嵌着状態を
与えるようにすべきである。円板３８を然るべく
配した状態で、ガス流れは放出オリフイス２８の
すべてを通して等しく分配される。出口放出手段
は好ましくは並置された排出口列として代表され
るが、単一のスロツト或いは一連のスロツトが別
様には使用されうる。第５及び６図は、マニホル
ド供給ガスを放出する為の単一の細長いスロツト
４８を配したガス分配組立体の具体例を示す。円
板３８は入口供給室３６からのガスをスロツト４
８の全長に沿つて一様に分配する。

入口供給室３６、流れ再分配部材即ち円板３８
及び放出マニホルド室３２は、入口流れ面積が複
数の出口オリフイス２８の合計面積或いは単一の
細長いスロツト４８により形成される出口面積に
より表わされるような総出口流れ面積に等しいか
或いはそれより大きいよう寸法決めされるべきで
ある。円板３８と入口供給室３６及びマニホルド
３２との交差により形成される開口の複雑な形状
の故に、第７図に縞模様３９として示されるよう
な該開口の二次元面積近似が入口流れ面積の計算
を行うのに使用される。縞模様３９により形成さ
れる面積は入口流れ面積の約半分である。

入口流れ面積対出口流れ面積の比率はまた装置
系を通してのガスの流量を制御する。所定の総出
口流れ面積に対して、系を通してのガス流量が増
加するにつれ所要の入口流れ面積も増大する即ち
入口面積対出口面積の比が増大する。第１図に例
示されるような本発明のスカーフイング装置系に
対して、入口流れ面積対出口流れ面積比は最適の
操作に対して約４〜６の範囲とすべきである。

円板３８は放出マニホルド室３２の水平中心線
５０と実質上同じか或いはそれより下方に通常位
置決めされるべきである。もし円板３８が中心線
５０より上方に置かれると、それは入口流れ面積
を減じ、上記関係の制約の中で使用されうる放出
オリフイス２８の数を制限する。

第１図のスカーフイング装置における予熱酸素
口２８を通しての酸素を分配するのに使用する為
の本発明のガス分配組立体に対する代表的設計パ
ラメータの一例は次の通りである： 入口流れ面積対出口流れ面積の比：5.2 装置系に対する最大酸素流量：11000NCFH
（14.7paia、70〓）〔290SCMH（1atm、
０℃）〕 入口供給室直径（円筒穴）：0.906″径（23mm） 入口供給室流れ面積：0.65in²（4.2cm²） 流れ再分配部材：0.907″径×0.062″厚（23mm×1.6
mm） 放出マニホルド室（円筒穴）：0.812″径（20.6
mm） 放出オリフイス：45丸穴、各0.0625″径（1.6mm） 出口流れ面積：0.14in²（0.9cm²） 入口流れ面積：0.73in²（4.7cm²） 放出マニホルド室３６は第８図に示すように両
端を端蓋５２によつて密封されうる。好ましい構
造において、端蓋５２はそれら両方に螺着される
つなぎ棒５４に結合される。つなぎ棒５４は入口
流れ域を貫いて伸延しそして実用上許容される限
り細い直径を有するべきである。入口流れ域内の
つなぎ棒５４の断面積は、数学的精度の為には、
第７図の縞模様で記した近似面積に対して計算値
から差引かれるべきである。

本発明の作用効果は次のように云うことができ
る：先に述べた通り、従来技術では放出手段を通
しての一様な流れ分布を保証する為には多段の中
間マニホルド室を要したが、これは加工コストを
増大した。本発明は、入口供給室と単一の放出マ
ニホルド室との交差点に流れ再分配部材、即ちデ
イスクを設け、そして入口流れ面積を出口流れ面
積以上とする簡単な構成によつて放出手段を通し
ての一様な流れ分布を実現する。即ち、 １ 流れ再分配部材は入口供給室を通しての流れ
が直接出口放出手段に入ることを防止し、該流
れを放出マニホルド室に沿つて分配する。も
し、流れ再分配手段が存在しないなら、入口供
給室からの流れはそれに対面する出口放出手段
を通して多量に流出し、流れ分布は一様でなく
なる。

２ 入口面積を出口面積以上とすることにより、
放出マニホルド室内のガス速度が出口放出手段
を通してのガス流出速度と少くとも等しくな
り、ガスが放出マニホルド室を充満し、出口放
出手段を通して一様に分配流出する。

３ 入口供給室を通してのガス流れは流れ再分配
手段により衝撃を緩和され、放出マニホルド室
全体を通して一様に流れる。

の作用を通して簡単に流れ分布の一様化を実現す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のスカーフイング装置の側面
図であり、上方予熱ブロツクの一部はガス源から
予熱ノズルオリフイスへの供給ガスを分配する為
のガス分配組立体の構造を例示する為破除されて
いる。第２図は、第１図のガス分配組立体の好ま
しい構造の斜視図である。第３図は、第２図のガ
ス分配組立体の底面図である。第４図は、第３図
の４―４線に沿う断面図である。第５図は、予熱
オリフイス群を単一のスロツトに置換えた点を除
いて第２図と同様の斜視図である。第６図は第５
図のガス分配組立体の底面図である。第７図は、
第４図と同様のガス分配組立体の断面図であり、
ガス供給入口開口と放出マニホルドとの間の「入
口流れ面積」の約半分が縞模様により記されてい
る。第８図は第１図の８―８線に沿う断面図であ
る。第９図は、第８図の９―９線に沿う断面図で
ある。 １０：スカーフイング装置、１２：ヘツド、１
４：上方予熱ブロツク、１６：下方予熱ブロツ
ク、１８：シユー、２０：スカーフイングノズ
ル、２６：燃料ガスオリフイス、２８：予熱酸素
口（出口放出手段）、３０：予熱燃料ガスオリフ
イス（出口放出手段）、３５：ガス分配組立体、
３６：入口供給室、３２：放出マニホルド室、３
８：流れ再分配部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上方及び下方予熱ブロツクにより定義される
   スロツト状スカーフイングノズル内にガスを放出
   する為の放出手段を具備するヘツドと、各予熱ブ
   ロツクにおいてガスを放出する為の出口放出手段
   と、前記出口放出手段の少くとも一つを横切つて
   一様にガスを分配する為のガス分配組立体とを含
   む金属表面を熱化学的に手入れする為のスカーフ
   イング装置であつて、前記ガス分配組立体が、前
   記出口放出手段と連通する放出マニホルド室と、
   燃料ガス或いは酸素の供給源に接続されそして放
   出マニホルド室と肩を形成するよう連通される入
   口供給室と、前記入口供給室から前記放出マニホ
   ルド室へのガス流れを再分配する為該両室の交差
   点において前記肩に支持されそして前記入口供給
   室を通してのガス流れが衝突する流れ再分配部材
   とを包含し、前記入口供給室、流れ再分配部材及
   び放出マニホルド室が、入口流れ面積が前記出口
   放出手段により形成される総出口流れ面積に等し
   いか或いは大きいよう寸法決めされることを特徴
   とするスカーフイング装置。 ２ 流れ再分配部材が入口供給室を通してのガス
   流れの方向に実質上直交する平面に載る円板であ
   る特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 入口供給室が所定の直径を備える一様な断面
   積を有する特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４ 放出マニホルド室が断面において一様であり
   そして入口供給室の直径に等しいか或いはそれよ
   り小さい直径を有する特許請求の範囲第３項記載
   の装置。 ５ 円板が所定の寸法の入口流れ面積を形成する
   よう放出マニホルド室の水平中心線に実質上位置
   するか或いはそれより下方の位置において放出マ
   ニホルド室内に配置される特許請求の範囲第４項
   記載の装置。 ６ 円板が入口供給室の直径に実質上等しい直径
   を有する特許請求の範囲第５項記載の装置。 ７ 出口放出手段が所定の合計出口流れ面積を有
   する実質上一様に寸法づけられたオリフイス列群
   である特許請求の範囲第６項記載の装置。 ８ 入口流れ面積対出口流れ面積の比が約４〜６
   である特許請求の範囲第５項或いは７項記載の装
   置。