(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に予熱用酸素と燃料ガスを混合させるための溝を有するガス切断火口に於いて、中央に配置された切断酸素孔と、前記切断酸素孔を囲んで配置された一次予熱酸素孔と、前記一次予熱酸素孔を囲む円周上に配置された副予熱酸素孔と、前記副予熱酸素孔と同一円周上に且つ該副予熱酸素孔の間に配置された燃料ガス孔と、前記副予熱酸素孔及び燃料ガス孔を交互に配置した円周を囲んで配置された二次予熱酸素孔とを有し、少なくとも前記副予熱酸素孔と燃料ガス孔及び二次予熱酸素孔を先端に形成された溝内に開口させると共に、前記副予熱酸素孔と二次予熱酸素孔を内部で導通させたことを特徴とするガス切断火口。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は熱間切断用のガス切断火口に関し、特に切断を開始する際の予熱時間を短縮させることが出来るガス切断火口に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄所や製鋼所では、比較的厚い鋼材や鋼片を熱間状態で切断火口によって切断することが行われる。この切断はガス切断火口に形成した火炎によって切断すべき鋼材や鋼片を予熱し、その後、切断酸素を噴射しつつ火口を切断方向に移動させることで行われる。
【０００３】
一般に被切断材を火炎によって予熱する場合、予め所定量の燃料ガスと該ガスを燃焼させるに必要な量の酸素を混合させ、この混合ガスをガス切断火口の予熱孔から噴出させて形成した火炎（中性炎）を用いるのが最も効率的である。
【０００４】
然し、熱間切断に使用されるガス切断火口及び該火口を取り付けるトーチは、鋼材或いは鋼片からの輻射熱によって昇温するため、上記の如き予熱酸素と燃料ガスをトーチの内部で混合させるトーチミキシングタイプ、或いは火口の内部で混合させるチップミキシングタイプでは逆火事故が発生する虞がある。
【０００５】
このため、熱間切断に使用されるガス切断火口は、予熱酸素と燃料ガスの混合を火口の外部で行わせるアウトミキシングタイプ、或いは両者の混合を火口の先端部分に形成した溝内で行わせるフロントミキシングタイプとして構成するのが一般である。
【０００６】
一方、熱間切断を必須とする連続鋳造用の切断装置では、鋼片の切断に要する時間をより短縮化することが要求されている。この要求を満足させるためには、切断速度を向上させることによる切断時間の短縮化、予熱時間の短縮化をはかることが必要となる。
【０００７】
ここで、一般に予熱時間とは、火口に火炎を形成した状態で被切断材に接近させて予熱し、切断酸素を噴出させたときに切断が開始し得るまでの時間をいう。然し、熱間切断の場合には火口に火炎を形成した状態で連続的に移動させて鋼片を切り込む所謂ランニング切断を行うのが一般である。従って、熱間切断に於ける予熱時間の短縮化とは、切込み速度を向上させることと同義である。
【０００８】
予熱時間の短縮化に着目した場合、外部混合タイプのガス切断火口では、予熱酸素と燃料ガスを十分に混合させることは困難であり、ガス切断火口に形成された火炎の予熱力が小さい。このため、前記ガス切断火口では、予熱時に切断酸素を噴出させて切断酸素噴流の一部を予熱酸素として利用することで、該噴流の周囲に中性炎状の火炎を形成して予熱力を向上させている。
【０００９】
本件出願人は、既に上記問題を解決したフロントミキシングタイプのガス切断火口を開発して提案している（実公平１−１３２２５号公報）。このガス切断火口は、切断酸素を噴出する孔の外周で且つ二次予熱酸素孔との間に予熱酸素を噴出する副予熱孔と燃料ガスを噴出する燃料ガス孔を同一円周上に交互に配置したものである。
【００１０】
上記技術では、火口の先端に形成された溝内に於いて副予熱酸素と燃料ガスとの混合を促進することが可能となり、鋼材，鋼片に対する予熱時により強力な火炎を形成することが出来る。このため、切断酸素孔と二次予熱酸素孔の間に燃料ガス孔のみを配置して構成したガス切断火口と比較して予熱時間の短縮化（切込み速度の向上）をはかることが出来る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
連続鋳造ラインや圧延ライン等の総合的なプラントの一部として組み込まれる切断装置にあっては、サイクルタイムの短縮化は常に変わらぬ要求として存在している。
【００１２】
上記フロントミキシングタイプのガス切断火口であっても、火口に形成された火炎は所謂炭化炎であり、切込み速度の上昇に限界があるという問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、形成された火炎をより中性炎に近づけることが出来るフロントミキシングタイプのガス切断火口を提供せんとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係るガス切断火口は、先端に予熱用酸素と燃料ガスを混合させるための溝を有するガス切断火口に於いて、中央に配置された切断酸素孔と、前記切断酸素孔を囲んで配置された一次予熱酸素孔と、前記一次予熱酸素孔を囲む円周上に配置された副予熱酸素孔と、前記副予熱酸素孔と同一円周上に且つ該副予熱酸素孔の間に配置された燃料ガス孔と、前記副予熱酸素孔及び燃料ガス孔を交互に配置した円周を囲んで配置された二次予熱酸素孔とを有し、少なくとも前記副予熱酸素孔と燃料ガス孔及び二次予熱酸素孔を先端に形成された溝内に開口させると共に、前記副予熱酸素孔と二次予熱酸素孔を内部で導通させて構成されるものである。
【００１５】
【作用】
上記ガス切断火口（以下、単に『火口』という）では、同一円周上に副予熱酸素孔と燃料ガス孔が交互に形成され、且つ燃料ガス孔の内周側に一次予熱孔が形成されると共に外周側に二次予熱酸素孔が形成される。従って、燃料ガス孔から噴出した燃料ガスの全周にわたって予熱酸素噴流が存在することとなる。
【００１６】
また少なくとも燃料ガス孔，副予熱酸素孔，二次予熱酸素孔は先端に形成された溝内に開口するため、前記各孔から噴出した燃料ガス及び予熱酸素は溝の内部で混合が促進する。また溝の外部に一次予熱酸素孔から噴出した予熱酸素が存在するため、切断酸素を噴出して場合と近似した火炎を形成することが出来る。このため、形成された予熱炎はより中性炎に近づき予熱力が向上する。
【００１７】
【実施例】
以下、上記火口の一実施例について図により説明する。図１は火口の断面図、図２は火口の正面図である。
【００１８】
図に於いて、火口Ａは、中心に切断酸素孔１１を形成したノズル部材１と、ノズル部材１を嵌合すると共に嵌合したノズル部材１との間に一次予熱酸素孔１２を形成し且つ内部に副予熱酸素孔１３及び燃料ガス孔１４を有する分配部材２と、分配部材２に嵌合したノズル部材１を固定する固定部材３と、分配部材２を嵌合すると共に嵌合した分配部材２との間に二次予熱酸素孔１５を形成するキャップ４とによって構成されている。
【００１９】
ノズル部材１は火口Ａの中心に配置されるものであり、中心に切断酸素を噴出する切断酸素孔１１が形成されている。ノズル部材１の後方側（図１に於ける左側、以下同じ）の端部であって外周には分配部材２の肩部２ａと当接して酸素のシールを行う段部１ａが形成されている。またノズル部材１の前方側（図１に於ける右側、以下同じ）の外周所定位置には、ノズル部材１を分配部材２に嵌合したときに分配部材２の内周壁と当接して該部材２とノズル部材１の同心性を確保すると共に、一次予熱酸素を流通させるスリット１ｂが形成されている。
【００２０】
分配部材２は、内部にノズル部材１を嵌合して両者の間に一次予熱酸素孔１２と連通した一次酸素室１２ａを形成すると共に、図示しないトーチの先端に形成された分配部と当接して該分配部に供給された切断酸素，一次予熱酸素，燃料ガス，副予熱酸素及び二次予熱酸素を火口Ａの対応部分に分配し、更に、キャップ４に嵌合されて両者の間に副予熱酸素孔１３及び二次予熱酸素孔１５と連通する酸素室１６を形成するものである。
【００２１】
分配部材２の内部であって後方側の所定位置には肩部２ａが形成されており、端部には肩部２ａと連続してネジ部２ｂが形成されている。そして分配部材２にノズル部材１を嵌合し、ネジ部２ｂに固定部材３を螺合することで、分配部材２に嵌合されたノズル部材１が離脱することのないように一体化させている。
【００２２】
分配部材２に嵌合されたノズル部材１を固定部材３によって固定したとき、ノズル部材１の段部１ａと肩部２ａが当接して切断酸素孔１１と一次酸素室１２ａの間をシールし、高圧で供給された切断酸素が一次酸素室１２ａに漏洩することを防止している。
【００２３】
分配部材２の後方側の端部には、トーチに形成された分配部と当接する第１シール部２ｃ，第２シール部２ｄ，第３シール部２ｅ，第４シール部２ｆが夫々形成されており、これ等のシール部２ｃ〜２ｆによってトーチの分配部から供給される各ガスが他の流路に漏洩することを防止している。
【００２４】
分配部材２の前方側の外周所定位置にはキャップ４の内周面と当接して分配部材２の同心性を確保すると共に、二次予熱酸素を流通させるスリット２ｇが形成されている。そして分配部材２をキャップ４に嵌合したとき、両者の間に間隙が略等しいリング状の酸素室１６が形成される。
【００２５】
第１シール部２ｃと第２シール部２ｄとの間に形成された第１溝１７には、分配部材２の内部側に貫通して一次酸素室１２ａと連通する通孔１２ｂが形成されている。
【００２６】
第２シール部２ｄと第３シール部２ｅとの間に形成された第２溝１８と分配部材２の前方側の端面との間を貫通して燃料ガス孔１４が形成されている。また分配部材２の前方側の端面から該部材２の後方側に向けて所定の深さを持った副予熱酸素孔１３が形成されており、この副予熱酸素孔１３の底部付近に酸素室１６と連通する通孔１３ａが形成されている。
【００２７】
上記副予熱酸素孔１３と燃料ガス孔１４は、図２に示すように、分配部材２の前方側の端面に於ける同一円周上に交互に形成されている。
【００２８】
第３シール部２ｅと第４シール部２ｆとの間に形成された第３溝１９には、酸素室１６に向けて貫通する通孔１６ａが形成されている。
【００２９】
キャップ４は、分配部材２の第４シール部２ｆの前方側の端面２ｈと前方側の端面との長さよりも大きい寸法を持って形成されている。このため、キャップ４に分配部材２を嵌合したとき、火口Ａの前方側に溝２０が形成される。前記溝２０には燃料ガス孔１４，副予熱酸素孔１３，二次予熱酸素孔１５が夫々開口しており、各孔から噴出した各ガスの混合を促進することが可能である。
【００３０】
上記の如く構成された火口Ａでは、トーチを通して供給された一次予熱酸素は第１溝１７に形成された通孔１２ｂから一次酸素室１２ａに供給され、一次予熱酸素孔１２から外部に噴出する。二次予熱酸素は第３溝１９に形成された通孔１６ａから酸素室１６に供給され、該酸素室１６を通って二次予熱酸素孔１５から火口Ａの先端に形成された溝２０に向けて噴出し、同時に、酸素室１６から通孔１３ａを通って副予熱酸素孔１３から溝２０に向けて噴出する。また燃料ガスは、第２溝１８から燃料ガス孔１４を通って火口Ａの先端に形成された溝２０に向けて噴出する。
【００３１】
従って、溝２０から火口Ａの外部に噴出する燃料ガス噴流の周囲には一次予熱酸素，副予熱酸素，二次予熱酸素が存在することとなり、燃料ガスと酸素の混合が促進されて予熱力の向上した火炎が形成される。
【００３２】
このため、鋼材をランニング切断する際には、切込み開始の寸前に切断酸素を噴出させることで確実な切断が可能となり、切断酸素噴流による鋼材の冷却を防止して切込み速度を向上させることが可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明に係るガス切断火口では、燃料ガスを噴出する燃料ガス孔の周囲に一次予熱酸素孔，副予熱酸素孔，二次予熱酸素孔を配設することによって噴出した燃料ガスと酸素の混合を促進することが出来る。このため、形成された火炎はより中性炎に近づき予熱力を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】火口の断面図である。
【図２】火口の正面図である。
【符号の説明】
Ａ                  火口
１                  ノズル部材
１ａ                段部
１ｂ，２ｇ          スリット
２                  分配部材
２ａ                肩部
２ｂ                ネジ部
２ｃ                第１シール部
２ｄ                第２シール部
２ｅ                第３シール部
２ｆ                第４シール部
３                  固定部材
４                  キャップ
１１                  切断酸素孔
１２                  一次予熱酸素孔
１２ａ                一次酸素室
１２ｂ                通孔
１３                  副予熱酸素孔
１３ａ                通孔
１４                  燃料ガス孔
１５                  二次予熱酸素孔
１６                  酸素室
１６ａ                通孔
１７                  第１溝
１８                  第２溝
１９                  第３溝
２０                  溝
【図１】
0003554008.tif 000002
【図２】
0003554008.tif 000003