(57)【要約】【課題】  本発明は、予熱を強く出来るガス切断火口を提供する。【解決手段】  内部に軸方向に沿って切断酸素通路２が設けられたノズル部材３と、該ノズル部材３の外側に嵌装され、該ノズル部材３の外周面３ａとの間に軸方向に沿って予熱用混合ガス通路４が形成されるカバー部材５と、を有し、ノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａに該ノズル部材３の軸方向に沿って該ノズル部材３の周方向に所定ピッチで複数の線状溝部７ａ，７ｂが形成され、該複数の線状溝部７ａ，７ｂは、該ノズル部材３の外周面３ａから第一の深さＤ１を有して形成された第一の線状溝部７ａと、該ノズル部材３の外周面３ａからの深さが該第一の深さＤ１よりも浅い第二の深さＤ１を有して形成された第二の線状溝部７ｂとを所定の組み合わせで配置したことを特徴とする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に軸方向に沿って切断酸素通路が設けられたノズル部材と、
前記ノズル部材の外側に嵌装され、該ノズル部材の外周面との間に軸方向に沿って予熱用混合ガス通路が形成されるカバー部材と、
を有し、
前記ノズル部材の先端部の外周面に該ノズル部材の軸方向に沿って該ノズル部材の周方向に所定ピッチで複数の線状溝部が形成され、
前記複数の線状溝部は、前記ノズル部材の外周面から第一の深さを有して形成された第一の線状溝部と、前記ノズル部材の外周面からの深さが前記第一の深さよりも浅い第二の深さを有して形成された第二の線状溝部とを所定の組み合わせで配置したことを特徴とするガス切断火口。
【請求項２】
前記ノズル部材の先端部の外周面に該ノズル部材の軸方向に沿って該ノズル部材の周方向に所定ピッチで複数の前記第二の線状溝部が設けられ、該ノズル部材の周方向に隣設された前記第二の線状溝部の間に、一または複数の前記第一の線状溝部が該ノズル部材の周方向に所定ピッチで設けられたことを特徴とする請求項１に記載のガス切断火口。
【請求項３】
前記ノズル部材の先端部の外周面に該ノズル部材の軸方向に沿って該ノズル部材の周方向に所定ピッチで複数の前記第一の線状溝部が設けられ、該ノズル部材の周方向に隣設された前記第一の線状溝部の間に複数の前記第二の線状溝部が該ノズル部材の周方向に所定ピッチで設けられたことを特徴とする請求項１に記載のガス切断火口。
【請求項４】
前記ノズル部材の先端部の端面の近傍で、前記ノズル部材の外周面から軸中心に向かって傾斜したテーパ面が形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス切断火口。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス切断火口に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のガス切断火口において、内部に切断酸素通路が設けられたノズル部材の外側にカバー部材を嵌装し、該ノズル部材の外周面と、カバー部材の内周面との間に予熱用混合ガス通路を形成したガス切断火口が用いられている。
【０００３】
従来のガス切断火口では、火口先端から火炎の白点までの距離が５ｍｍ〜６ｍｍ程度であるため鋼板等の被切断材に歪みが生じた場合や、切断時に発生したスパッタ等が被切断材の表面に付着した場合には、火口先端が衝突して予熱が不十分となる場合がある。
【０００４】
一方、特許文献１には、ノズルとカバー部材との間に形成される予熱炎用のガス通過路にスリット状の凹溝を有するスペーサーリングを設けたものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２５７２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のスペーサーリングは、カバー部材をノズルに対して正確に芯出しするためのものであり、スペーサーリングの外周面に設けられたスリット状の凹溝は、単に予熱炎用のガスを通過させるためのものであった。
【０００７】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、予熱を強く出来るガス切断火口を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための本発明に係るガス切断火口の代表的な構成は、内部に軸方向に沿って切断酸素通路が設けられたノズル部材と、前記ノズル部材の外側に嵌装され、該ノズル部材の外周面との間に軸方向に沿って予熱用混合ガス通路が形成されるカバー部材と、を有し、前記ノズル部材の先端部の外周面に該ノズル部材の軸方向に沿って該ノズル部材の周方向に所定ピッチで複数の線状溝部が形成され、前記複数の線状溝部は、前記ノズル部材の外周面から第一の深さを有して形成された第一の線状溝部と、前記ノズル部材の外周面からの深さが前記第一の深さよりも浅い第二の深さを有して形成された第二の線状溝部とを所定の組み合わせで配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成によれば、第一の線状溝部の第一の深さよりも浅い第二の深さを有する第二の線状溝部を設けたことで全面方位を隙間なく加熱させて予熱ムラを低減し、切断酸素のシールド効果を向上することで予熱を強く出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るガス切断火口の構成を示す側面図及び火口先端側から見た図である。
【図２】本発明に係るガス切断火口の構成を示す分解図である。
【図３】（ａ）は本発明に係るガス切断火口の構成を示す図１のａ−ａ断面図である。（ｂ）は火口先端側から見た図である。
【図４】（ａ）は図３（ｂ）のｂ−ｂ断面図である。（ｂ）は図３（ｂ）のｃ−ｃ断面図である。
【図５】（ａ）は比較例のガス切断火口から噴射する火炎の白点形状を示す図である。（ｂ）は本実施形態のガス切断火口から噴射する火炎の白点形状を示す図である。
【図６】被切断材の板厚が９ｍｍの場合で、被切断材の表面に対するガス切断火口の高さを６ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍに設定して切断実験を行なったときの本実施形態と比較例における切断面の評価を説明する図である。
【図７】被切断材の板厚が１２ｍｍの場合で、被切断材の表面に対するガス切断火口の高さを６ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍに設定して切断実験を行なったときの本実施形態と比較例における切断面の評価を説明する図である。
【図８】被切断材の板厚が２８ｍｍの場合で、被切断材の表面に対するガス切断火口の高さを６ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍに設定して切断実験を行なったときの本実施形態と比較例における切断面の評価を説明する図である。
【図９】被切断材の板厚が４０ｍｍの場合で、被切断材の表面に対するガス切断火口の高さを６ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍに設定して切断実験を行なったときの本実施形態と比較例における切断面の評価を説明する図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は本発明に係るガス切断火口の他の構成を火口先端側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図により本発明に係るガス切断火口の一実施形態を具体的に説明する。
【００１２】
図１〜図４において、ガス切断火口１は、内部に軸方向（図３（ａ）の上下方向）に沿って切断酸素通路２が設けられたノズル部材３と、該ノズル部材３の外側に嵌装され、該ノズル部材３の外周面３ａとの間に軸方向（図３（ａ）の上下方向）に沿って予熱用混合ガス通路４が形成されるカバー部材５と、ノズル部材３と、カバー部材５とが接続される胴中６とを有して構成されている。
【００１３】
胴中６は、図示しない吹管の器頭内に設けられたソケット部内に挿入して装着される。図示しない吹管の器頭には、切断酸素通路と、予熱酸素通路と、プロパン（Ｃ３Ｈ８）やブタン（Ｃ４Ｈ１０）等を主成分としたＬＰＧ（Liquefied Petroleum Gas；液化石油ガス）等の燃料ガス通路が設けられている。
【００１４】
胴中６を図示しない吹管の器頭内に設けられたソケット部内に挿入して装着すると、図示しない吹管の器頭に設けられた切断酸素通路と、胴中６の内部に設けられた切断酸素通路６ａとが接続され、図示しない吹管の器頭に設けられた予熱酸素通路と、胴中６の外周面に設けられた溝部６ｂとが接続される。更に、図示しない吹管の器頭に設けられた燃料ガス通路と、胴中６の外周面に設けられた溝部６ｃとが接続される。
【００１５】
胴中６を図示しない吹管の器頭内に設けられたソケット部内に挿入して装着すると、該ソケット部の内周面と、該胴中６の外周面に設けられた当接部６ｄ〜６ｆとがそれぞれ当接して気密性が保持される。
【００１６】
胴中６の外周面に設けられた溝部６ｂと溝部６ｃとは、該胴中６の内部に設けられた混合室６ｇにそれぞれ連通されており、該混合室６ｇ内で予熱酸素と燃料ガスとが混合されてノズル部材３の外周面３ａと、カバー部材５の内周面５ａとの間に形成された予熱用混合ガス通路４に供給される。
【００１７】
図１〜図４に示すように、ノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａには、該ノズル部材３の軸方向（図２の上下方向）に沿って該ノズル部材３の周方向に所定ピッチで第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂ（複数の線状溝部）が形成されている。本実施形態の第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂは、断面コ字形状で形成されている。他に、第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂを断面Ｖ，Ｕ，Ｙ字形状、或いは、断面台形状、断面円弧状で構成することも出来る。
【００１８】
図３（ｂ）及び図４（ａ），（ｂ）に示すように、第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂのノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａからの第一、第二の深さＤ１，Ｄ２は、互い違いに異なるように形成されている。本実施形態では、第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂのノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａからの第一、第二の深さＤ１，Ｄ２の差は、０．３ｍｍ以上に設定している。第二の線状溝部７ｂのノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａからの第二の深さＤ２は、第一の線状溝部７ａのノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａからの第一の深さＤ１よりも浅い。尚、本実施形態では、第一、第二の深さＤ１，Ｄ２を有する第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂをノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａに該ノズル部材３の軸方向（図２の上下方向）に沿って該ノズル部材３の周方向に所定ピッチで設けた一例であるが、他に異なる三種類以上の深さＤを有する複数の線状溝部７をノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａに該ノズル部材３の軸方向（図２の上下方向）に沿って該ノズル部材３の周方向に所定ピッチで設けることも出来る。
【００１９】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態の第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂ（複数の線状溝部）は、ノズル部材３の中心軸（軸中心８）を通って該中心軸（軸中心８）と直交する直線ｄを中心に線対象に配置されている。
【００２０】
本実施形態では、第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂのノズル部材３の外周面３ａからの第一、第二の深さＤ１，Ｄ２が互い違いに異なる。これにより各第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂを通って火口先端から噴射する予熱用混合ガスによる火炎の各白点のうち、ノズル部材３の外周面３ａからの第一の深さＤ１が深い（Ｄ１＞Ｄ２）第一の線状溝部７ａを通って火口先端から噴射する予熱用混合ガスによる火炎の各白点を火口１の軸中心８のより近傍に形成することができる。これにより加熱時の環状の白点の中心に形成される黒点の面積を小さくすることができ、十分な予熱が出来るためピアシングに要する時間を短縮することができる。
【００２１】
ノズル部材３の外周面３ａからの第一の深さＤ１が深い（Ｄ１＞Ｄ２）第一の線状溝部７ａを設けることで、第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂの総本数を減少させて該第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂの総断面積Ｓを小さくすることで流路抵抗を増加させ、該第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂを流れる予熱用混合ガスの流速を増加させて火口先端から火炎の白点までの距離を延長することができる。
【００２２】
本実施形態では、ノズル部材３の先端部３ｂの端面３ｃの近傍で、該ノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａから軸中心８に向かって所定の角度θだけ傾斜したテーパ面３ｄが形成されている。本実施形態では、テーパ面３ｄの角度θを４５度に設定した。また、テーパ面３ｄは、ノズル部材３の先端部３ｂの端面３ｃから１ｍｍの領域に形成した。
【００２３】
本実施形態では、ノズル部材３の端面３ｃからカバー部材５の先端部の端面５ｂまでの距離Ｌが１ｍｍに設定されており、これによりノズル部材３の先端にカバー部材５による深さ１ｍｍのポケット９が設けられる。予熱用混合ガスの燃料ガスとしてプロパンガスを採用する場合には、燃焼速度が遅いため第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂを流れる予熱用混合ガスの流速を増加させた場合にはブローにより失火する可能性がある。ノズル部材３の先端にカバー部材５によるポケット９を設けることにより該ポケット９内に回り込んだ予熱用混合ガスの流速を低減させてブローによる失火を防止することができる。
【００２４】
本実施形態では、ノズル部材３の先端部３ｂの端面３ｃの近傍で、該ノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａから軸中心８に向かって所定の角度θだけ傾斜したテーパ面３ｄを形成したことでポケット９の容積をより大きくすることが出来、火炎の安定性を図ることができる。
【００２５】
比較例として、ノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａからの深さＤが同一で１８本（１８条）の線状溝部７を設けた場合を考慮する。図１〜図４に示す本実施形態では、ノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａからの第一、第二の深さＤ１，Ｄ２が互い違いに異なるそれぞれ７条ずつで合計１４本（１４条）の第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂを該ノズル部材３の周方向に所定ピッチで互い違いに設ける。
【００２６】
第一、第二の深さＤ１，Ｄ２が互い違いに異なるそれぞれ７条ずつで合計１４本（１４条）の第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂを設けた本実施形態における予熱用混合ガス通路４の総断面積Ｓは、深さＤが同一で１８本（１８条）の線状溝部７を設けた比較例における予熱用混合ガス通路４の総断面積Ｓよりも小さくなるように設定される。
【００２７】
これにより本実施形態では、予熱用混合ガス通路４の総断面積Ｓが比較例よりも減少し、流路抵抗が増加する。これにより同じ圧力で供給される予熱用混合ガスが該予熱用混合ガス通路４を通過する際の予熱用混合ガスの流速が増加する。これにより図５（ａ）に示す比較例のガス切断火口１から噴射する火炎の白点形状よりも図５（ｂ）に示す本実施形態のガス切断火口１から噴射する火炎の白点形状の方が火口先端から火炎の白点までの距離を延長することができる。
【００２８】
図５（ａ）に示す比較例のガス切断火口１から噴射する火炎の白点は、５ｍｍ〜６ｍｍ程度であったため切断時の被切断材10の表面からガス切断火口１の高さＨは、６ｍｍ〜８ｍｍ程度で使用しなければならなかった。
【００２９】
図５（ｂ）に示す本実施形態のガス切断火口１から噴射する火炎の白点は、１５ｍｍ〜２０ｍｍ程度まで延長されたため切断時の被切断材10の表面からガス切断火口１の高さＨは、１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度で使用することが出来、切断時に被切断材10の表面からガス切断火口１の高さＨを高くしても十分な予熱が出来る。
【００３０】
本実施形態では、予熱用混合ガス通路４を流れる予熱用混合ガスの流速の増加により白点形状がブロー気味になる。このため火炎調整が困難になることが考えられるが、本実施形態では、ノズル部材３の先端部３ｂの端面３ｃの近傍で、該ノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａから軸中心８に向かって所定の角度θだけ傾斜したテーパ面３ｄを形成することでブローの発生を抑制することが出来る。
【００３１】
＜切断実験＞
図１〜図４に示すように、ノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａからの第一、第二の深さＤ１，Ｄ２が互い違いに異なる合計１４本（１４条）の第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂを該ノズル部材３の周方向に所定ピッチで互い違いに設けた本実施形態のガス切断火口１と、比較例として、ノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａからの深さＤが同一で１８本（１８条）の線状溝部７を設けたガス切断火口１とを用いた切断装置（日酸ＴＡＮＡＫＡ株式会社製のＮＣガス切断装置（ＩＫ−１２号ＭＡＸ−１形（商品名））により、被切断材10として、板厚ｔが９ｍｍ、１２ｍｍ、２８ｍｍ、３２ｍｍ、４０ｍｍの軟鋼材を切断した。切断トーチは、日酸ＴＡＮＡＫＡ株式会社製のＦＰトーチ（ＨＣ−３２６（商品名））を使用した。予熱用酸素ガスと、切断酸素ガスは、何れも純度９９．７％で、予熱用燃焼ガスは、プロパンガス（ボンベ用）を使用した。
【００３２】
本実施形態のガス切断火口１において、ノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａからの深さが深い第一の線状溝部７ａの第一の深さＤ１は、１．１ｍｍに設定され、ノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａからの深さが浅い第二の線状溝部７ｂの第二の深さＤ２は、０．６ｍｍに設定され、第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂの幅Ｗは、０．３ｍｍに設定されたものを使用した。また、被切断材10として板厚ｔが９ｍｍ、１２ｍｍの軟鋼材を切断する際に用いたガス切断火口１のノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａに設けた第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂは合計で１４本（総断面積Ｓは３．５７ｍｍ２）のものを使用した。一方、被切断材10として板厚ｔが２８ｍｍ、４０ｍｍの軟鋼材を切断する際に用いたガス切断火口１のノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａに設けた第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂは合計で１６本（総断面積Ｓは４．０８ｍｍ２）のものを使用した。
【００３３】
一方、比較例のガス切断火口１において、ノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａに形成された線状溝部７の深さＤは、外周面３ａから１．０ｍｍの同一の深さに設定され、線状溝部７の幅Ｗは、０．３ｍｍに設定されたものを使用した。また、被切断材10として板厚ｔが９ｍｍ、１２ｍｍ、２８ｍｍ、４０ｍｍの軟鋼材を切断する際に用いたガス切断火口１のノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａに設けた線状溝部７は合計で１８本（総断面積Ｓは５．４ｍｍ２）のものを使用した。本実施形態のガス切断火口１のノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａに形成した第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂの総断面積Ｓは、比較例のガス切断火口１のノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａに形成した線状溝部７の総断面積Ｓの６割〜８割程度（４．０８ｍｍ２／５．４ｍｍ２＝０．７５）に設定されている。
【００３４】
＜測定装置＞
ガス流量の測定は、アズビル株式会社（旧：株式会社山武）製のマスフローコントローラ（質量流量計）を使用した。図６〜図９に示すガス流量の単位は、Ｎｌ（ノルマルリットル）／Ｈ（ｈｏｕｒ）で示される。尚、Ｎｌ（ノルマルリットル）は、ガスを標準状態（０℃、１気圧）に換算した単位である。
【００３５】
予熱用酸素ガスは、「ＭＱＶ0050ＢＳＲＳ010100（商品名）」を使用して流量を測定し、予熱用燃焼ガスは、「ＭＱＶ0050ＢＳＲＮ010000（商品名）」を使用して流量を測定した。
【００３６】
ガス圧力の測定は、長野計器株式会社製の圧力計「AA10-131」を使用し、切断酸素ガスは、最大で２．５ＭＰａまで測定出来る圧力計（φ６０、１級）を使用して圧力を測定し、予熱用燃焼ガスは、最大で０．１ＭＰａまで測定出来る圧力計（φ６０、１級）を使用して圧力を測定した。
【００３７】
＜実験方法＞
被切断材10の表面からガス切断火口１の先端（カバー部材５の先端部の端面５ｂ）までの火口高さＨを６ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍと変えたときの被切断材10の切断面を社団法人日本溶接協会規格（Welding Engineering Standard；ＷＥＳ）−２８０１（ガス切断面の品質基準）に準拠して評価した。
【００３８】
ＷＥＳ−２８０１（ガス切断面の品質基準）において、「上縁の溶け」の評価は、切断面の上縁に丸みを生じ、また、溶融鉄が付着して正常な形を損なったか否かを評価する。「粗さ」の評価は、切断面の小波による粗さを評価する。「平坦性（平面度）」の評価は、切断面の厚さ方向の凹凸の度合いを評価する。「スラグ」の評価は、切断直後のスラグの付着状態を評価する。「上ノロ」の評価は、切断面の上縁にノロ（酸化鉄）が付着して正常な形を損なったか否かを評価する。
【００３９】
「上縁の溶け」の評価において、「等級１」は、溶融した状態は認められないが、僅かに丸みを帯びているものである。「等級２」は、連続的に丸みが発生し、溶融性のスパッタ（溶融物）があるものである。「等級３」は、比較的大きな丸みと同時にコーナ部に溶融鉄が付着し、スパッタも連続して付着しているものである。
【００４０】
「粗さ」の評価において、「等級１」は、許容限度が５０ｓ（粗さ曲線の最高点と最低点の垂直距離(最大高さ)が５０μｍに相当）である。「等級２」は、許容限度が１００ｓ、「等級３」は、許容限度が２００ｓである。
【００４１】
「平坦性（平面度）」の評価において、被切断材10の板厚ｔが１５ｍｍ以下では、平面度は適用せず、被切断材10の板厚ｔが１５ｍｍよりも大きく２５ｍｍ以下では、板厚ｔが２０ｍｍのモデルと比較して級別を判定し、板厚ｔが２５ｍｍよりも大きい場合には、板厚ｔが３０ｍｍのモデルと比較して級別を判定する。
【００４２】
板厚ｔが２０ｍｍのモデルと比較して級別を判定した場合の「等級１」は、許容限度が窪み（１／１００）×ｔである（モデルの状態は窪みが０．２ｍｍ）。「等級２」は、許容限度が窪み（２．５／１００）×ｔである（モデルの状態は窪みが０．５ｍｍ）。
【００４３】
板厚ｔが３０ｍｍのモデルと比較して級別を判定した場合の「等級１」は、許容限度が窪み（１／１００）×ｔである（モデルの状態は窪みが０．３ｍｍ）。「等級２」は、許容限度が窪み（２．５／１００）×ｔである（モデルの状態は窪みが０．７５ｍｍ）。
【００４４】
「スラグ」の評価において、「等級１」は、粗状のスラグが点々と付着するが、痕跡を残さないで、殆ど自然に剥離するものである。「等級２」は、ハンマで軽くたたくか、或いは、少し力を入れて引っ掻くと、痕跡を残さないで剥離するものである。「等級３」は、棒状に付着し、たがねを使用しないと剥離が困難であって多少の痕跡を残すものである。
【００４５】
「上ノロ」の評価については、ＷＥＳ−２８０１（ガス切断面の品質基準）に規定がないものの前記「スラグ」の評価における「等級１」〜「等級３」に準じて評価した。
【００４６】
＜実験結果＞
被切断材10の板厚ｔが９ｍｍの場合には、図６に示すように、比較例では、火口高さＨが１０ｍｍの場合に、「上縁の溶け」の評価は「等級２」（連続的に丸みが発生し、溶融性のスパッタがある）となり、「上ノロ」の評価は「等級２」相当であった。更に、比較例では、火口高さＨが１５ｍｍの場合に、「上ノロ」の評価は「等級２」相当であった。一方、本実施形態では、火口高さＨが１０ｍｍの場合に、「上縁の溶け」の評価は「等級１」（溶融した状態は認められないが、僅かに丸みを帯びている）となり、「上ノロ」の評価は「等級１」相当であった。更に、本実施形態では、火口高さＨが１５ｍｍの場合に、「上ノロ」の評価は「等級１」相当であった。
【００４７】
被切断材10の板厚ｔが１２ｍｍの場合には、図７に示すように、比較例では、火口高さＨが１０ｍｍの場合に、「上縁の溶け」の評価は「等級２」（連続的に丸みが発生し、溶融性のスパッタがある）となり、「上ノロ」の評価は「等級２」相当であった。更に、比較例では、火口高さＨが１５ｍｍの場合に、「上ノロ」の評価は「等級２」相当であった。一方、本実施形態では、火口高さＨが１０ｍｍの場合に、「上縁の溶け」の評価は「等級１」（溶融した状態は認められないが、僅かに丸みを帯びている）となり、「上ノロ」の評価は「等級１」相当であった。更に、本実施形態では、火口高さＨが１５ｍｍの場合に、「上ノロ」の評価は「等級１」相当であった。
【００４８】
被切断材10の板厚ｔが２８ｍｍの場合には、図８に示すように、比較例では、火口高さＨが１０ｍｍの場合に、「上縁の溶け」の評価は「等級２」（連続的に丸みが発生し、溶融性のスパッタがある）となり、「上ノロ」の評価は「等級２」相当であった。更に、比較例では、火口高さＨが１５ｍｍの場合に、「上縁の溶け」の評価は「等級３」（比較的大きな丸みと同時にコーナ部に溶融鉄が付着し、スパッタも連続して付着している）となり、「上ノロ」の評価は「等級２」相当であった。一方、本実施形態では、火口高さＨが１０ｍｍの場合に、「上縁の溶け」の評価は「等級１」（溶融した状態は認められないが、僅かに丸みを帯びている）となり、「上ノロ」の評価は「等級１」相当であった。更に、本実施形態では、火口高さＨが１５ｍｍの場合に、「上縁の溶け」の評価は「等級２」（連続的に丸みが発生し、溶融性のスパッタがある）となり、「上ノロ」の評価は「等級１」相当であった。
【００４９】
被切断材10の板厚ｔが４０ｍｍの場合には、図９に示すように、比較例では、火口高さＨが１０ｍｍの場合に、「上縁の溶け」の評価は「等級３」（比較的大きな丸みと同時にコーナ部に溶融鉄が付着し、スパッタも連続して付着している）となり、「上ノロ」の評価は「等級２」相当であった。一方、本実施形態では、火口高さＨが１０ｍｍの場合に、「上縁の溶け」の評価は「等級１」（溶融した状態は認められないが、僅かに丸みを帯びている）となり、「上ノロ」の評価は「等級１」相当であった。
【００５０】
図６〜図８に示す実験結果により被切断材10の表面に対するガス切断火口１の高さＨを１５ｍｍに設定して切断実験を行なったときの本実施形態と比較例における切断面の評価から分かるように本実施形態のガス切断火口１の方が上ノロや上縁の溶けを少なく抑えることが出来る。
【００５１】
図６〜図９に示すように、比較例のガス切断火口１では、被切断材10の表面に対するガス切断火口１の高さＨを１０ｍｍに設定して切断した時点で上縁の溶けが発生したが（「等級２，３」）、本実施形態のガス切断火口１では、被切断材10の表面に対するガス切断火口１の高さＨを１０ｍｍに設定して切断しても上縁の溶けは発生しなかった（「等級１」）。
【００５２】
図６〜図９に示すように、比較例のガス切断火口１では、被切断材10の表面に対するガス切断火口１の高さＨを１５ｍｍに設定して切断した場合、上ノロと上縁の溶けは、「等級２」以下となった。一方、本実施形態のガス切断火口１では、被切断材10の表面に対するガス切断火口１の高さＨを１５ｍｍに設定して切断した場合、上縁の溶けは発生したものの（「等級２，３」）、比較例のガス切断火口１よりは上縁の溶けは少なく、上ノロの発生も少なかった。
【００５３】
本実施形態のガス切断火口１では、被切断材10の表面に対するガス切断火口１の高さＨを６ｍｍに設定して切断した場合、上縁が若干溶けてしまい、丸みを帯びていたが上縁の溶けは、被切断材10の板厚ｔが９ｍｍ、１２ｍｍ、２８ｍｍ、４０ｍｍの何れの場合も「等級１」内に収まった。
【００５４】
被切断材10の表面に対するガス切断火口１の高さＨが高くなるにつれて、本実施形態のガス切断火口１でもスラグが発生した。しかし、殆どのものが自然に剥離出来るものであり、スラグが残った場合でも痕跡を残さずに剥離出来た。
【００５５】
＜まとめ＞
図６〜図９に示す切断実験結果により本実施形態のガス切断火口１では、被切断材10の表面に対するガス切断火口１の高さＨを１５ｍｍに設定して切断した場合でも被切断材10の切断面の品質が維持されていることが確認された。
【００５６】
本実施形態のガス切断火口１では、比較例のガス切断火口１よりも第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂの本数（条数）や、該第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂのノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａからの第一、第二の深さＤ１，Ｄ２を減らして該第一、第二の線状溝部７ａ，７ｂの総断面積Ｓを減少させ、これにより予熱用混合ガス通路４の流路抵抗を増加させて該予熱用混合ガス通路４を流れる予熱用混合ガスの流速を増加させて予熱炎の流速を増加させたことで予熱炎の白点のガス切断火口１からの距離を延長することが出来た。
【００５７】
図５（ａ）は比較例のガス切断火口１から噴射する火炎の白点形状を示す図である。図５（ｂ）は本実施形態のガス切断火口１から噴射する火炎の白点形状を示す図である。図５（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態の方が比較例よりもガス切断火口１から噴射する予熱炎の白点の該ガス切断火口１からの距離が延長されたことが分かる。比較例のガス切断火口１から噴射する予熱炎の白点の長さは５ｍｍ〜６ｍｍであるが、本実施形態のガス切断火口１から噴射する予熱炎の白点の長さは１５ｍｍ〜２０ｍｍに延長された。
【００５８】
更に、図６〜図９に示すように、本実施形態のガス切断火口１では、比較例のガス切断火口１よりも予熱用燃焼ガスの圧力を増加させて予熱用燃焼ガスの流量を増加させ、熱量を増加させることで、被切断材10の表面に対するガス切断火口１の高さＨを上げても本実施形態の方が比較例よりも鋼板等の被切断材10の切断進行部上縁の溶融金属（上ノロ）の発生や上縁の溶けを抑制することができた。
【００５９】
また、比較例のガス切断火口１では、被切断材10の板厚ｔが９ｍｍ、１２ｍｍの場合のピアシング時間は１５秒、被切断材10の板厚ｔが２８ｍｍ、４０ｍｍの場合のピアシング時間は２４秒をそれぞれ要していたが、本実施形態のガス切断火口１では、被切断材10の板厚ｔが９ｍｍの場合のピアシング時間は１２秒、被切断材10の板厚ｔが１２ｍｍの場合のピアシング時間は１７秒、被切断材10の板厚ｔが２８ｍｍ、４０ｍｍの場合のピアシング時間は２０秒を要した。これにより本実施形態の方が比較例よりも鋼板等の被切断材10のピアシング時間が概ね短縮されたことが確認された。
【００６０】
比較例のように、ノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａからの深さＤが深い線状溝部７だけでは、該外周面３ａの周方向に隣設された線状溝部７間の隙間が大きくなってしまう。このため予熱ムラが増大し、切断酸素のシールド効果が低下する。本実施形態のように、第一の線状溝部７ａの第一の深さＤ１よりも浅い第二の深さＤ２を有する第二の線状溝部７ｂを設けたことで全面方位を隙間なく加熱させて予熱ムラを低減し、切断酸素のシールド効果を向上することで予熱を強く出来る。
【００６１】
図10（ａ），（ｂ）は本発明に係るガス切断火口の他の構成を火口先端側から見た図である。図10（ａ）に示すガス切断火口１は、ノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａに該ノズル部材３の軸方向に沿って該ノズル部材３の周方向に所定ピッチで複数（五条）の第二の線状溝部７ｂが設けられ、該ノズル部材３の周方向に隣設された該第二の線状溝部７ｂの間に複数（二条）の第一の線状溝部７ａが該ノズル部材３の周方向に所定ピッチで設けられたものである。尚、図３（ｂ）に示すように、ノズル部材３の周方向に隣設された該第二の線状溝部７ｂの間に一条の第一の線状溝部７ａを該ノズル部材３の周方向に所定ピッチで設けても良い。
【００６２】
図10（ｂ）に示すガス切断火口１は、ノズル部材３の先端部３ｂの外周面３ａに該ノズル部材３の軸方向に沿って該ノズル部材３の周方向に所定ピッチで複数（六条）の第一の線状溝部７ａが設けられ、該ノズル部材３の周方向に隣設された該第一の線状溝部７ａの間に複数（二条）の第二の線状溝部７ｂが該ノズル部材３の周方向に所定ピッチで設けられたものである。尚、図３（ｂ）に示すように、ノズル部材３の周方向に隣設された該第一の線状溝部７ａの間に一条の第二の線状溝部７ｂを該ノズル部材３の周方向に所定ピッチで設けても良い。
【００６３】
図10（ａ），（ｂ）に示すガス切断火口１を用いても前述した実施形態と同様な効果を得ることが出来た。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の活用例として、ガス切断火口に適用出来る。
【符号の説明】
【００６５】
ｄ…ノズル部材の中心軸（軸中心）を通って該中心軸（軸中心）と直交する直線
Ｄ…線状溝部のノズル部材の先端部の外周面からの深さ
Ｄ１…第一の深さ
Ｄ２…第二の深さ
Ｈ…火口高さ
Ｌ…ノズル部材の端面からカバー部材の先端部の端面までの距離
Ｓ…第一、第二の線状溝部の総断面積
ｔ…被切断材の板厚
Ｗ…第一、第二の線状溝部の幅
θ…テーパ面の傾斜角度
１…ガス切断火口
２…切断酸素通路
３…ノズル部材
３ａ…外周面
３ｂ…先端部
３ｃ…端面
３ｄ…テーパ面
４…予熱用混合ガス通路
５…カバー部材
５ａ…内周面
５ｂ…先端部の端面
６…胴中
６ａ…切断酸素通路
６ｂ…溝部
６ｃ…溝部
６ｄ〜６ｆ…当接部
６ｇ…混合室
７…線状溝部
７ａ…第一の線状溝部
７ｂ…第二の線状溝部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図５】
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