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JP7738513B2 - Powder cutting method - Google Patents
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JP7738513B2 - Powder cutting method - Google Patents

Powder cutting method

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JP7738513B2
JP7738513B2 JP2022060392A JP2022060392A JP7738513B2 JP 7738513 B2 JP7738513 B2 JP 7738513B2 JP 2022060392 A JP2022060392 A JP 2022060392A JP 2022060392 A JP2022060392 A JP 2022060392A JP 7738513 B2 JP7738513 B2 JP 7738513B2
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Description

本発明は、パウダー切断方法に関する。 The present invention relates to a powder cutting method .

従来、例えば特許文献1に示すようにガス切断火口を使用して一般軟鋼からなる被切断材を切断する際には、被切断材に対して例えば1~5分といった長時間の予熱をかけた後にピアシングを行うことが一般的である。 Conventionally, when using a gas cutting tip to cut a workpiece made of ordinary mild steel, as shown in Patent Document 1, it is common to preheat the workpiece for a long period of time, such as 1 to 5 minutes, before piercing.

特開昭48-41957号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 48-41957

しかしながら、従来の一般軟鋼からなる被切断材における切断方法では、ピアシングの作業において相当の予熱時間を要することから、切断にかかる総時間が長くなるという問題があり、その点で改善の余地があった。 However, conventional methods for cutting materials made of ordinary mild steel require a considerable amount of preheating time during the piercing process, which increases the total time required for cutting, leaving room for improvement in this regard.

ところで、非鉄金属の切断において、鉄材をガス切断火口から噴出される予熱炎気流に供給して鉄粉からなるパウダーを燃焼させることで酸化反応を強化して高温とし、その熱で母材を溶かして切断する方法が知られている。このような鉄材を予熱炎気流に供給する方法を一般軟鋼の切断に採用すると、ヒュームが発生するという問題があり、また切断コストも増加することから、一般軟鋼の切断には適用しにくい現状がある。
また、従来は、予熱炎気流に供給する鉄材として番線等の鉄線を使用するケースもあるが、その供給のタイミング等、作業者の熟練した技術が必要であり、かつ品質が安定しない。しかも、作業者が被切断材の上で予熱炎気流中に噴出されている切断酸素気流に番線を供給する作業では、1500℃を超える高温のスラグが作業者の近傍で飛散するため、作業性の点でより安全性を向上させることが求められていた。
In cutting non-ferrous metals, a known method involves feeding a ferrous material into a preheated flame emitted from a gas cutting tip, burning iron powder to enhance the oxidation reaction and raise the temperature, which then melts the base material and cuts it. However, if this method of feeding a ferrous material into a preheated flame is used to cut ordinary mild steel, it generates fumes and increases cutting costs, making it difficult to apply to this type of cutting.
In addition, in the past, there were cases where iron wire such as copper wire was used as the iron material to be supplied to the preheating flame stream, but this required the skilled technique of the worker to determine the timing of supply, etc., and the quality was not stable. Moreover, when a worker supplies copper wire to the cutting oxygen stream being sprayed into the preheating flame stream above the material to be cut, high-temperature slag exceeding 1500°C is scattered in the vicinity of the worker, so there was a need for further improvements in safety in terms of workability.

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、一般軟鋼の切断時間を大幅に短縮することで作業効率を高めることができ、かつ安全性の向上を図ることができるパウダー切断方法、パウダー供給ノズル、及びパウダー切断ノズルを提供することを目的としている。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide a powder cutting method, powder supply nozzle, and powder cutting nozzle that can significantly reduce the time required to cut ordinary mild steel, thereby increasing work efficiency and improving safety.

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明に係るパウダー切断方法は、ガス切断火口を使用して一般軟鋼からなる被切断材に対して鉄粉からなるパウダーを供給して切断するパウダー切断方法であって、前記ガス切断火口は、切断酸素と、予熱用酸素及び可燃性ガスを混合させた予熱ガスと、を前記被切断材に向けて噴出可能に設けられ、前記ガス切断火口から噴出した前記予熱ガスからなる予熱炎気流に向けて前記パウダーを供給する。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The powder cutting method of the present invention is a powder cutting method in which a gas cutting tip is used to supply powder made of iron powder to a workpiece made of general mild steel to cut it, and the gas cutting tip is arranged so that it can spray cutting oxygen and preheating gas, which is a mixture of preheating oxygen and a flammable gas, toward the workpiece, and the powder is supplied toward a preheating flame airflow made of the preheating gas sprayed from the gas cutting tip.

また、本発明に係るパウダー切断方法は、前記パウダーは、前記ガス切断火口の噴出口の外周から前記予熱炎気流に向けて供給され、前記予熱炎気流を囲むように粉流を形成し、前記パウダーによる前記粉流は、前記パウダーの噴出方向にスリット状に延在し前記パウダーが供給されない非供給領域を形成する。 In addition, in the powder cutting method of the present invention, the powder is supplied from the outer periphery of the nozzle of the gas cutting tip toward the preheating flame stream, forming a powder flow that surrounds the preheating flame stream, and the powder flow extends in a slit shape in the direction of the powder ejection, forming a non-supply area where the powder is not supplied.

また、本発明に係るパウダー切断方法は、前記ガス切断火口から前記予熱ガスを噴出させるとともに、前記ガス切断火口から噴出した前記予熱ガスからなる前記予熱炎気流に向けてパウダーを供給することで前記予熱炎気流中に赤熱化されたパウダーが発生し、前記赤熱化されたパウダーが切断酸素気流の噴出定点周囲に配置され、前記噴出定点周囲の前記赤熱化されたパウダーに前記切断酸素を供給し前記被切断材に対してピアシングを行う。 In addition, the powder cutting method of the present invention ejects the preheating gas from the gas cutting tip and supplies powder toward the preheating flame stream formed by the preheating gas ejected from the gas cutting tip, generating red-hot powder in the preheating flame stream. The red-hot powder is then positioned around a fixed point of ejection of the cutting oxygen stream, and the cutting oxygen is supplied to the red-hot powder around the fixed point of ejection to pierce the material to be cut.

また、本発明に係るパウダー切断方法は、前記ピアシングによって加工された貫通穴を切断開始点として、前記ピアシングを行う工程から継続し、前記ガス切断火口を移動させることにより前記被切断材を切断するガス切断工程を有し、前記ガス切断工程の前に、前記ピアシングによって前記被切断材の上面に付着した吹上げノロを通過するまで前記パウダーを供給し続け、通過後に前記パウダーの供給を停止した後に、前記ガス切断工程を開始する。 The powder cutting method according to the present invention also includes a gas cutting process that continues from the piercing process and cuts the workpiece by moving the gas cutting tip, using the through hole created by the piercing as the cutting starting point. Prior to the gas cutting process, the powder is continuously supplied until it passes through the slag that has adhered to the upper surface of the workpiece due to the piercing. After the slag has passed, the powder supply is stopped, and then the gas cutting process is initiated.

また、本発明に係るパウダー供給ノズルは、切断酸素と、予熱用酸素及び可燃性ガスを混合させた予熱ガスとを、一般軟鋼からなる被切断材に向けて噴出可能に設けられたガス切断火口に装着して、前記被切断材に対してパウダー切断を行うためのパウダー供給ノズルであって、前記ガス切断火口の外周に沿って周方向に延在し鉄粉からなるパウダーを供給するパウダー供給路と、前記ガス切断火口から噴出した前記予熱ガスからなる予熱炎気流に向けて前記パウダーを噴出するパウダー噴出口と、を備える。 The powder supply nozzle of the present invention is attached to a gas cutting tip that is capable of spraying cutting oxygen and preheating gas, a mixture of preheating oxygen and flammable gas, toward a workpiece made of ordinary mild steel, and is used to perform powder cutting on the workpiece. It is equipped with a powder supply path that extends circumferentially around the outer periphery of the gas cutting tip and supplies powder made of iron powder, and a powder outlet that sprays the powder toward the preheating flame current made of the preheating gas sprayed from the gas cutting tip.

また、本発明に係るパウダー供給ノズルは、前記ガス切断火口に外嵌する内筒と、前記内筒の外周側に配置される外筒と、を有し、前記パウダー噴出口は、前記内筒と前記外筒との間に配置され、ノズル軸方向から見てリング状に形成されている。 The powder supply nozzle according to the present invention also has an inner cylinder that fits around the gas cutting tip and an outer cylinder that is positioned on the outer periphery of the inner cylinder, and the powder outlet is positioned between the inner cylinder and the outer cylinder and is formed in a ring shape when viewed in the nozzle axial direction.

また、本発明に係るパウダー供給ノズルは、前記パウダー噴出口は、ノズル軸回りに周回する周方向に区画する仕切り部を備え、前記仕切り部は、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面とを接続する。 In addition, in the powder supply nozzle according to the present invention, the powder outlet is provided with a partition section that divides the outlet in a circumferential direction around the nozzle axis, and the partition section connects the outer peripheral surface of the inner cylinder with the inner peripheral surface of the outer cylinder.

また、本発明に係るパウダー供給ノズルは、前記仕切り部の周方向の幅寸法は、周方向に隣り合う前記仕切り部同士の間の距離より小さい。 Furthermore, in the powder supply nozzle according to the present invention, the circumferential width dimension of the partition section is smaller than the distance between adjacent partition sections in the circumferential direction.

また、本発明に係るパウダー供給ノズルは、前記仕切り部は、前記周方向に90度の間隔をあけて4箇所に設けられている。 Furthermore, in the powder supply nozzle according to the present invention, the partitions are provided at four locations spaced 90 degrees apart in the circumferential direction.

また、本発明に係るパウダー供給ノズルは、前記ガス切断火口から噴出する前記切断酸素及び前記予熱ガスの供給における開始及び停止を制御する第1制御と、前記パウダー噴出口から噴出する前記パウダーの供給における開始及び停止を制御する第2制御と、は別々に制御される。 Furthermore, the powder supply nozzle according to the present invention is separately controlled by a first control that controls the start and stop of the supply of the cutting oxygen and the preheating gas ejected from the gas cutting tip, and a second control that controls the start and stop of the supply of the powder ejected from the powder ejection port.

また、本発明に係るパウダー切断ノズルは、上述したパウダー供給ノズルと、前記パウダー供給ノズルを装着可能に設けられる前記ガス切断火口と、を備える。 The powder cutting nozzle according to the present invention also includes the powder supply nozzle described above and the gas cutting tip, which is capable of attaching the powder supply nozzle.

本発明に係るパウダー切断方法、パウダー供給ノズル、及びパウダー切断ノズルによれば、一般軟鋼の切断時間を大幅に短縮することで作業効率を高めることができ、かつ安全性の向上を図ることができる。 The powder cutting method, powder supply nozzle, and powder cutting nozzle of the present invention can significantly reduce the time required to cut ordinary mild steel, thereby increasing work efficiency and improving safety.

本発明の実施形態による切断ノズルの全体構成を示す半縦断面図である。1 is a half-longitudinal cross-sectional view showing the overall configuration of a cutting nozzle according to an embodiment of the present invention. 図1に示すX1-X1線矢視図であって、切断ノズルを先端側から見た正面図である。1, and is a front view of the cutting nozzle as seen from the tip end side. FIG. 図1に示すX2-X2線矢視図であって、切断ノズルを後方から見た背面図である。2 is a view taken along the line X2-X2 in FIG. 1, showing a rear view of the cutting nozzle as seen from behind. 切断ノズルを使用したピアシングの状態を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a state of piercing using a cutting nozzle. 図4に示すX3-X3線断面図であって、粉流領域を示した図である。5 is a cross-sectional view taken along line X3-X3 in FIG. 4, showing the powder flow region. (a)~(d)は、パウダーピアシングの動作説明図である。10A to 10D are explanatory diagrams of the powder piercing operation. 実施例による試験方法を示す概略図であり、(a)は比較例でパウダー供給無しのケース、(b)は実施例でパウダー供給有りのケースである。1A and 1B are schematic diagrams showing test methods according to examples, in which (a) is a comparative example in which no powder is supplied, and (b) is an example in which powder is supplied. 変形例による切断ノズルを先端側から見た正面図である。FIG. 10 is a front view of a cutting nozzle according to a modified example, as viewed from the tip side.

本発明の一実施形態について、図1から図6を参照して説明する。なお、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法等は適宜調整されている。 One embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 1 to 6. Note that the dimensions of each component have been adjusted appropriately to make the drawings easier to understand.

図1は、本実施形態の切断ノズル1の全体構成を示す半縦断面図である。図2は、図1に示すX1-X1線矢視図であって、切断ノズル1を先端側から見た正面図である。図3は、図1に示すX2-X2線矢視図であって、切断ノズル1を後方から見た背面図である。図4は、切断ノズル1を使用したピアシングの状態を示す図である。図5は、図4に示すX3-X3線断面図であって、粉流Taの領域を示した図である。図6は、パウダーピアシングの動作説明図である。そして、図1及び図3では、見やすくするためにガス切断火口2が省略されている。 Figure 1 is a semi-longitudinal cross-sectional view showing the overall configuration of the cutting nozzle 1 of this embodiment. Figure 2 is a view taken along line X1-X1 in Figure 1, and is a front view of the cutting nozzle 1 as seen from the tip side. Figure 3 is a view taken along line X2-X2 in Figure 1, and is a rear view of the cutting nozzle 1 as seen from the rear. Figure 4 is a diagram showing the state of piercing using the cutting nozzle 1. Figure 5 is a cross-sectional view taken along line X3-X3 in Figure 4, and is a diagram showing the area of the powder flow Ta. Figure 6 is an explanatory diagram of the powder piercing operation. Note that the gas cutting tip 2 has been omitted from Figures 1 and 3 for clarity.

本実施形態によるガス切断方法は、図1に示す切断ノズル1(パウダー切断ノズル)を使用して行われるパウダー切断方法を使用して一般軟鋼からなる被切断材W(図4、図7参照)を切断するための方法である。すなわち、切断ノズル1は、被切断材Wに対してピアシングや被切断材Wの端部からの切り込みを行う際に使用できる。本実施形態の切断ノズル1では、例えば不図示の載置テーブルへ略水平面に載置された被切断材Wに対してピアシングを行い、ピアシングに続いてピアシングを切断開始点として切断を行う一例を示す。 The gas cutting method according to this embodiment is a method for cutting a workpiece W (see Figures 4 and 7) made of ordinary mild steel using a powder cutting method performed using the cutting nozzle 1 (powder cutting nozzle) shown in Figure 1. That is, the cutting nozzle 1 can be used to pierce the workpiece W or to make cuts from the edge of the workpiece W. With the cutting nozzle 1 of this embodiment, for example, the workpiece W is placed on a substantially horizontal surface on a mounting table (not shown), and one example is shown in which the workpiece W is pierced and then cut using the piercing as the starting point for cutting.

図1~図3に示すように、切断ノズル1は、ガス切断火口2と、パウダー供給ノズル3と、を備える。切断ノズル1は、ガス切断火口2の外周側にパウダー供給ノズル3が着脱可能な状態で装着される。
ここで、切断ノズル1において、ノズル軸Oに沿って切断酸素、予熱ガスが噴出する下流側を先端側、先端側と反対側を基端側という。
1 to 3, the cutting nozzle 1 includes a gas cutting tip 2 and a powder supply nozzle 3. The cutting nozzle 1 has the powder supply nozzle 3 detachably attached to the outer periphery of the gas cutting tip 2.
Here, in the cutting nozzle 1, the downstream side of the nozzle axis O where the cutting oxygen and preheating gas are ejected is called the tip side, and the side opposite to the tip side is called the base side.

ガス切断火口2は、切断酸素と、予熱用酸素及び可燃性ガスを混合させた予熱ガスと、を被切断材Wに向けて噴出可能に設けられ、被切断材Wを切断する際に用いる火口である。
ここで、可燃性ガスとしては、LPG、アセチレン、プロピレン、LNG、水素などであり、これらのうち1種類を採用してもよいし、これらと予熱用酸素とを混合した予熱ガスを採用することも可能である。
The gas cutting tip 2 is a tip that is capable of spraying cutting oxygen and preheating gas, which is a mixture of preheating oxygen and flammable gas, toward the workpiece W, and is used when cutting the workpiece W.
Here, the combustible gas may be LPG, acetylene, propylene, LNG, hydrogen, etc., and one of these may be used, or a preheating gas made by mixing these with preheating oxygen may also be used.

ガス切断火口2は、切断酸素供給路21を有する内部芯棒2Aと、内部芯棒2Aを挿通させた外部火口2Bと、口金(図示省略)と、を備える。
内部芯棒2Aは、長尺の円筒形状であり、先端側に向かうに従い細くなる形状を有している。内部芯棒2Aは、ノズル軸O方向で基端側において、上記の口金に螺着されている。これにより内部芯棒2Aは、口金に嵌合されて互いに一体とされている。内部芯棒2Aの材料としては、例えば熱伝導性および耐熱性が高く、かつ製造コスト等の経済性も高い黄銅が採用される。
The gas cutting tip 2 includes an inner mandrel 2A having a cutting oxygen supply passage 21, an outer tip 2B through which the inner mandrel 2A is inserted, and a nozzle (not shown).
The inner core rod 2A has a long cylindrical shape that tapers toward the tip. The inner core rod 2A is threadedly attached to the nozzle head at the base end in the direction of the nozzle axis O. This allows the inner core rod 2A to be fitted into the nozzle head and integrated with the other parts. For example, brass is used as the material for the inner core rod 2A, as it has high thermal conductivity and heat resistance and is also economical in terms of manufacturing costs.

内部芯棒2Aは、長手方向のノズル軸Oに沿って延びる切断酸素供給路21を有している。切断酸素供給路21は、先端において外部空間に連通している。切断酸素供給路21の先端で内部芯棒2Aの先端面2aには、切断酸素を噴出する切断酸素噴出口22が形成されている。切断酸素供給路21を通過した切断酸素は、切断酸素噴出口22から先方に向けて噴出される。 The internal core rod 2A has a cutting oxygen supply passage 21 that extends along the longitudinal nozzle axis O. The cutting oxygen supply passage 21 is connected to the external space at its tip. A cutting oxygen outlet 22 for ejecting cutting oxygen is formed at the tip of the cutting oxygen supply passage 21 on the tip surface 2a of the internal core rod 2A. The cutting oxygen that passes through the cutting oxygen supply passage 21 is ejected forward from the cutting oxygen outlet 22.

また、内部芯棒2Aは、切断酸素供給路21の外側でノズル軸Oに沿って延びる予熱ガス供給路23を有している。予熱ガス供給路23は、先端において外部空間に連通している。予熱ガス供給路23の先端で内部芯棒2Aの先端面2aには、ノズル軸O方向から見て切断酸素噴出口22から半径方向に放射状に延びる複数のスリット形状の予熱ガス噴出口24が形成されている。予熱ガス供給路23を通過した予熱ガスは、予熱ガス噴出口24から先方に向けて噴出される。 The internal core rod 2A also has a preheating gas supply path 23 that extends along the nozzle axis O outside the cutting oxygen supply path 21. The preheating gas supply path 23 is connected to the external space at its tip. At the tip of the preheating gas supply path 23, the tip surface 2a of the internal core rod 2A is formed with multiple slit-shaped preheating gas outlets 24 that extend radially from the cutting oxygen outlet 22 when viewed from the direction of the nozzle axis O. The preheating gas that passes through the preheating gas supply path 23 is ejected forward from the preheating gas outlets 24.

外部火口2Bは、長尺の円筒形状であり、ノズル軸方向に見て同心円状に内部芯棒2Aに嵌合している。外部火口2Bは、外部火口2Bの内面2cと内部芯棒2Aの外面2bとの間に予熱酸素と燃焼ガスを混合した予熱ガスを通過させる予熱ガス供給路23を形成している。外部火口2Bの外面には、装着されるパウダー供給ノズル3が配置される。 The external nozzle 2B has a long, cylindrical shape and is concentrically fitted to the internal mandrel 2A when viewed in the nozzle axial direction. The external nozzle 2B forms a preheated gas supply path 23 between the inner surface 2c of the external nozzle 2B and the outer surface 2b of the internal mandrel 2A, through which preheated gas, a mixture of preheated oxygen and combustion gas, passes. A powder supply nozzle 3 is attached to the outer surface of the external nozzle 2B.

次に、パウダー供給ノズル3の構成について詳細に説明する。図1~図3に示すように、パウダー供給ノズル3は、ガス切断火口2とは別体で設けられている。パウダー供給ノズル3は、ガス切断火口2の外周部にパウダーTを供給するパウダー供給路31を形成し、パウダーTを噴出するパウダー噴出口32を有する。 Next, the configuration of the powder supply nozzle 3 will be described in detail. As shown in Figures 1 to 3, the powder supply nozzle 3 is provided separately from the gas cutting tip 2. The powder supply nozzle 3 forms a powder supply path 31 that supplies powder T to the outer periphery of the gas cutting tip 2, and has a powder outlet 32 that sprays the powder T.

パウダー供給ノズル3は、ガス切断火口2に外嵌する内筒35と、内筒35の外周側に配置される外筒36(外周壁)と、内筒35の内側に挿通させたガス切断火口2を係止するための火口止めナット34と、を備えている。火口止めナット34、内筒35及び外筒36は、それぞれの断面形状は円形である。火口止めナット34と内筒35のノズル軸方向に連設する接続部分の内面34a、35b同士はほぼ面一に形成されている。火口止めナット34と内筒35との内側にはガス切断火口2が基端側から挿入されて嵌合される。火口止めナット34の先端部、内筒35及び外筒36の基端部には、それぞれを同軸に連通する雌ねじ部3aが形成されている。火口止めナット34、内筒35及び外筒36は、雌ねじ部3aに図3に示すねじ3bを締め付けることにより一体的に組み付けられている。 The powder supply nozzle 3 comprises an inner tube 35 fitted onto the gas cutting tip 2, an outer tube 36 (outer wall) positioned on the outer periphery of the inner tube 35, and a tip stop nut 34 for securing the gas cutting tip 2 inserted inside the inner tube 35. The tip stop nut 34, inner tube 35, and outer tube 36 each have a circular cross-sectional shape. The inner surfaces 34a, 35b of the connecting portions of the tip stop nut 34 and inner tube 35, which connect in the axial direction of the nozzle, are formed to be approximately flush with each other. The gas cutting tip 2 is inserted into the tip stop nut 34 and inner tube 35 from the base end and fitted into them. The tip end of the tip stop nut 34 and the base ends of the inner tube 35 and outer tube 36 are formed with female threads 3a that coaxially connect them. The nozzle retaining nut 34, inner cylinder 35, and outer cylinder 36 are assembled together by tightening the screw 3b shown in Figure 3 into the female threaded portion 3a.

図1に示すように、内筒35の内面35bの形状は、ガス切断火口2の外周面2dに一致し、先端側に向かうに従い縮径している。内筒35の外周面35aの先端側には、先端に向けて外径が小さくなる先端テーパ部351が形成されている。 As shown in Figure 1, the shape of the inner surface 35b of the inner cylinder 35 matches the outer surface 2d of the gas cutting tip 2, and the diameter decreases toward the tip. A tapered tip portion 351 is formed on the outer surface 35a of the inner cylinder 35 toward the tip, with the outer diameter decreasing toward the tip.

外筒36は、内筒35とノズル軸方向の長さが同じである。外筒36は、基端側に配置されノズル軸方向に同心円上に延びる円筒状の基端部361と、基端部361の先端側に連設する円錐状のテーパ部362と、を有する。テーパ部362は、先端側に向かうに従い細くなる形状となっている。 The outer cylinder 36 has the same length in the nozzle axis direction as the inner cylinder 35. The outer cylinder 36 has a cylindrical base end 361 located on the base end side and extending concentrically in the nozzle axis direction, and a conical tapered portion 362 connected to the tip side of the base end 361. The tapered portion 362 has a shape that tapers toward the tip side.

内筒35と外筒36との間には、パウダーTが供給される上記のパウダー供給路31が形成されている。内筒35の基端側には、径方向外側に突出する閉止フランジ35cが全周にわたって設けられている。閉止フランジ35cは、外筒36の基端側の内周面36aに対して液密に接触している。これにより、パウダー供給路31内に供給されるパウダーTは先端側のパウダー噴出口32から噴出される。 The powder supply path 31, through which the powder T is supplied, is formed between the inner cylinder 35 and the outer cylinder 36. A closing flange 35c that protrudes radially outward is provided around the entire circumference at the base end of the inner cylinder 35. The closing flange 35c is in liquid-tight contact with the inner circumferential surface 36a at the base end of the outer cylinder 36. As a result, the powder T supplied into the powder supply path 31 is ejected from the powder ejection port 32 at the tip end.

基端部361には、パウダー供給路31に連通する複数(ここでは2つ)のパウダー導入継手37がねじ締結によって取り付けられている。パウダー導入継手37は、不図示のパウダー供給装置に接続され、このパウダー供給装置からパウダーがパウダー供給路31内に供給される。図3に示すように、2つのパウダー導入継手37同士のノズル軸方向から見た取付け角度θは、60°に設定されている。
なお、パウダー導入継手37の取付け角度θは、パウダーがパウダー供給路31に均一に供給されるように配置されることが好ましい。そのため、最良の取付け角度θとしては、例えば180°ピッチで2箇所、あるいは120°ピッチで3箇所などがよい。ただし、パウダー導入継手37と上記パウダー供給装置とを繋ぐ配管(図示省略)の取り合いを考慮して、本実施形態のように2箇所を片側に寄せた配置としてもよい。
A plurality of (two in this example) powder introduction joints 37 communicating with the powder supply passage 31 are attached to the base end 361 by screw fastening. The powder introduction joints 37 are connected to a powder supply device (not shown), and powder is supplied from the powder supply device into the powder supply passage 31. As shown in Fig. 3, the attachment angle θ between the two powder introduction joints 37 as viewed from the nozzle axial direction is set to 60°.
The attachment angle θ of the powder introduction joint 37 is preferably set so that the powder is uniformly supplied to the powder supply path 31. Therefore, the best attachment angle θ is, for example, two attachment positions at 180° intervals or three attachment positions at 120° intervals. However, in consideration of the connection between the powder introduction joint 37 and the piping (not shown) connecting the powder introduction joint 37 and the powder supply device, the two attachment positions may be arranged close to one side, as in this embodiment.

図2に示すように、パウダー噴出口32は、内筒35の外周面35aと外筒36の内周面36aとの間に配置され、ノズル軸方向から見てリング状に形成されている。さらにパウダー噴出口32は、ノズル軸回りに周回する周方向に区画する複数(本実施形態では4つ)の仕切りリブ33(仕切り部)を備えている。すなわち、仕切りリブ33は、周方向に90°ピッチで間隔をあけて設けられている。 As shown in Figure 2, the powder outlet 32 is disposed between the outer peripheral surface 35a of the inner cylinder 35 and the inner peripheral surface 36a of the outer cylinder 36, and is formed in a ring shape when viewed in the nozzle axial direction. Furthermore, the powder outlet 32 is provided with a plurality of (four in this embodiment) partition ribs 33 (partition portions) that divide it in the circumferential direction around the nozzle axis. In other words, the partition ribs 33 are spaced apart at 90° intervals in the circumferential direction.

仕切りリブ33は、パウダー噴出口32の周方向に一定の間隔をあけて複数配置され、内筒35の外周面35aと外筒36の内周面36aとを接続する。仕切りリブ33は、周方向に90°の間隔をあけて4箇所に設けられている。仕切りリブ33は、図1に示すように、内筒35及び外筒36の先端から基端側に延びている。仕切りリブ33が配置される領域は、内筒35の先端テーパ部351に対して径方向に対向する範囲である。ここで、仕切りリブ33の周方向の幅寸法は、周方向に隣り合う仕切りリブ33同士の間の距離より小さくなっている。 Multiple partition ribs 33 are arranged at regular intervals around the powder outlet 32, connecting the outer peripheral surface 35a of the inner tube 35 and the inner peripheral surface 36a of the outer tube 36. The partition ribs 33 are provided at four locations circumferentially at 90° intervals. As shown in FIG. 1, the partition ribs 33 extend from the tips of the inner tube 35 and the outer tube 36 toward their base ends. The area in which the partition ribs 33 are arranged is a range that radially faces the tip tapered portion 351 of the inner tube 35. Here, the circumferential width of the partition ribs 33 is smaller than the distance between adjacent partition ribs 33 in the circumferential direction.

パウダー供給ノズル3のパウダー噴出口32から噴出されるパウダーTは、ガス切断火口2の噴出口の外周から予熱炎気流Rに向けて供給され、予熱炎気流Rを囲むように粉流Taを形成する。そして、パウダー噴出口32に仕切りリブ33を設けることにより、図5に示すように、このパウダーTによる粉流Taは、パウダーTの噴出方向にスリット状に延在しパウダーTが供給されない非供給領域Tbを形成する。 The powder T ejected from the powder outlet 32 of the powder supply nozzle 3 is supplied from the outer periphery of the outlet of the gas cutting tip 2 toward the preheating flame current R, forming a powder flow Ta that surrounds the preheating flame current R. By providing a partition rib 33 on the powder outlet 32, as shown in Figure 5, the powder flow Ta from this powder T extends in a slit-like shape in the direction of the powder T's ejection, forming a non-supply region Tb where the powder T is not supplied.

次に、切断ノズル1を使用して一般軟鋼からなる被切断材Wに対してピアシングを行うためのピアシング方法と、このピアシング方法を使用して被切断材Wを切断するガス切断方法と、を実施する際の動作、および上述した本実施形態のパウダー切断方法、パウダー供給ノズル、及びパウダー切断ノズルの作用について説明する。 Next, we will explain the operations involved in carrying out the piercing method for piercing a workpiece W made of ordinary mild steel using the cutting nozzle 1, and the gas cutting method for cutting the workpiece W using this piercing method, as well as the functions of the powder cutting method, powder supply nozzle, and powder cutting nozzle of this embodiment described above.

先ず、図2に示すように、使用する切断ノズル1は、ガス切断火口2にパウダー供給ノズル3を組み付けて一体化した状態で使用する。
図2及び図4に示すように、予熱用酸素及び可燃性ガスを混合させた予熱ガスが切断ノズル1のガス切断火口2の予熱ガス供給路23に供給され、この予熱ガスが予熱ガス噴出口24から外部に噴出されて予熱炎を発生させる。これと同時に、切断酸素が切断酸素供給路21に供給されて切断酸素噴出口22から噴出される。さらに、パウダー供給ノズル3において、パウダーTがパウダー供給路31に供給されてパウダー噴出口32から噴出される。このときパウダー噴出口32から噴出されるパウダーTは、予熱ガスからなる予熱炎気流Rに向けて供給される。
なお、図4では、見やすくするためにパウダーT(粉流Ta)が予熱炎気流Rの外周に沿うように噴出した図になっているが、予熱炎気流Rの流通方向に対して交差する向きでパウダーTが供給される。
First, as shown in FIG. 2, the cutting nozzle 1 to be used is an integrated gas cutting tip 2 and a powder supply nozzle 3 attached thereto.
2 and 4, preheating gas, which is a mixture of preheating oxygen and a combustible gas, is supplied to the preheating gas supply passage 23 of the gas cutting tip 2 of the cutting nozzle 1, and this preheating gas is ejected to the outside from the preheating gas outlet 24 to generate a preheating flame. At the same time, cutting oxygen is supplied to the cutting oxygen supply passage 21 and ejected from the cutting oxygen outlet 22. Furthermore, in the powder supply nozzle 3, powder T is supplied to the powder supply passage 31 and ejected from the powder outlet 32. At this time, the powder T ejected from the powder outlet 32 is supplied toward the preheating flame airflow R made of the preheating gas.
In Figure 4, for ease of viewing, the powder T (powder flow Ta) is shown ejected along the outer periphery of the preheating flame airflow R, but the powder T is actually supplied in a direction that intersects with the flow direction of the preheating flame airflow R.

本実施形態では、パウダー噴出口32がガス切断火口2の切断酸素噴出口22及び予熱ガス噴出口24の外周側に配置されているので、パウダー噴出口32から噴出されるパウダーTは予熱炎気流Rの外周側に沿って供給される。すなわち、予熱炎気流Rは、パウダーTの粉流Taによって覆われた状態となる。
なお、上述したように粉流Taには非供給領域Tbが形成されるので、予熱炎気流Rが粉流Taによって全周にわたって覆われている状態ではなく、粉流Taの一部がスリット状に開放されている。
In this embodiment, the powder nozzle 32 is disposed on the outer periphery of the cutting oxygen nozzle 22 and the preheating gas nozzle 24 of the gas cutting tip 2, so that the powder T ejected from the powder nozzle 32 is supplied along the outer periphery of the preheating flame current R. In other words, the preheating flame current R is covered with the powder current Ta of the powder T.
As described above, a non-supply region Tb is formed in the powder flow Ta, so that the preheating flame airflow R is not entirely covered by the powder flow Ta, but rather a portion of the powder flow Ta is open in the form of a slit.

噴出されるパウダーTは、粉流Taの内側の予熱炎気流Rに供給され、十分に加熱・溶融されて一般軟鋼からなる被切断材Wに向けて噴出される。しかも、パウダーTが外方に飛散して損失することがなく、ほとんどのパウダーTを効率よく燃焼させることができる。 The ejected powder T is supplied to the preheated flame airflow R inside the powder flow Ta, where it is sufficiently heated and melted before being ejected toward the workpiece W, which is made of ordinary mild steel. Moreover, the powder T does not scatter outward and is lost, allowing most of the powder T to be burned efficiently.

より具体的には、図6(a)~(d)に示すように、ガス切断火口2から予熱ガスを噴出させるとともに、ガス切断火口2から噴出した予熱ガスからなる予熱炎気流Rに向けてパウダーTを供給することで予熱炎気流R中に赤熱化されたパウダーT3が発生する。ここで、図6(a)~(d)において符号T1は噴出直後のパウダーを示し、符号T2は赤熱化する途中のパウダーを示し、符号T3は赤熱化したパウダーを示している。そして、赤熱化されたパウダーT3は、切断酸素気流Vの噴出定点Va周囲に配置される。その噴出定点Va周囲の赤熱化されたパウダーT3に切断酸素を供給することで、一気に酸化反応を起こし、極めて短い予熱時間で被切断材Wに対してピアシング、あるいは切断を行うことができる。 More specifically, as shown in Figures 6(a) to 6(d), preheating gas is ejected from the gas cutting tip 2, and powder T is supplied toward the preheating flame current R, which is made up of the preheating gas ejected from the gas cutting tip 2. This generates red-hot powder T3 in the preheating flame current R. In Figures 6(a) to 6(d), reference symbol T1 indicates powder immediately after ejection, reference symbol T2 indicates powder in the process of becoming red-hot, and reference symbol T3 indicates red-hot powder. The red-hot powder T3 is then positioned around the fixed ejection point Va of the cutting oxygen current V. By supplying cutting oxygen to the red-hot powder T3 around the fixed ejection point Va, an oxidation reaction occurs all at once, allowing piercing or cutting of the workpiece W in an extremely short preheating time.

このように、本実施形態では、一般軟鋼の被切断材Wに対してもパウダー切断方法を適用することが可能となり、切断時間を大幅に短縮することで作業効率を高めることができ、かつ安全性の向上を図ることができる。
従って、パウダーTの燃焼比率は高くなり、発熱反応が強力となって燃焼効率が上昇し、被切断材Wの母材を溶融させると同時に、燃焼生成物を予熱炎気流Rの機械的エネルギーで吹き飛ばし、被切断材Wをピアシングしたり切り込む動作を容易に行うことができる。
In this way, in this embodiment, the powder cutting method can be applied to the workpiece W made of general mild steel, and the cutting time can be significantly reduced, thereby improving work efficiency and improving safety.
Therefore, the combustion rate of the powder T increases, the exothermic reaction becomes stronger, the combustion efficiency increases, and the base material of the workpiece W is melted, while the combustion products are blown away by the mechanical energy of the preheated flame airflow R, making it easy to pierce or cut into the workpiece W.

このように予熱用酸素及び可燃性ガスを混合させた予熱ガスからなる予熱炎気流RにパウダーTを供給することにより被切断材Wをピアシングして貫通穴Pを形成する。
また、本実施形態では、従来のようなピアシング前に例えば1~5分に及ぶ長時間の予熱を行うことなく、即、ピアシングのみを開始できる。しかも、上述したようにピアシングにおいてパウダーTを予熱炎気流Rに供給することにより、燃焼効率が上昇するため、短時間(例えば10秒以下程度)でピアシングを行うことができ、動作時間を大幅に短縮することができる。
In this way, by supplying powder T to a preheating flame current R consisting of a preheating gas obtained by mixing preheating oxygen and a combustible gas, the workpiece W is pierced to form a through hole P.
Furthermore, in this embodiment, piercing can be started immediately without the need for a long preheating period of, for example, 1 to 5 minutes as in the past. Moreover, as described above, by supplying powder T to the preheating flame current R during piercing, combustion efficiency is increased, allowing piercing to be completed in a short time (for example, approximately 10 seconds or less), significantly reducing the operating time.

続いて、予熱炎気流RにパウダーTを供給することにより被切断材Wをピアシングして貫通穴Pを形成した後でガス切断工程の前に、ピアシングによって被切断材Wの上面に付着した吹上げノロGを通過するまでパウダーTを供給し続ける。そして、吹上げノロGをパウダーTにより吹き飛ばして剥離させて除去した後に、パウダーの供給を停止し、ガス切断工程を開始する。
このように、本実施形態では、吹上げノロGの剥離工程をピアシング工程の中で同時に行うことができる。そのため、通常の工程では、予熱工程、ピアシング工程、吹上げノロGの剥離工程、予熱工程、切断工程となるところを、本実施形態では予熱工程、ピアシング工程(吹上げノロGの剥離工程を含む)、切断工程となって工程を省略することが可能となる。
Next, the workpiece W is pierced by supplying powder T to the preheating flame airflow R to form a through hole P, and then, before the gas cutting process, the powder T continues to be supplied until it passes through the blown-up slag G that has adhered to the upper surface of the workpiece W by piercing. Then, after the blown-up slag G is blown off and peeled off by the powder T and removed, the supply of the powder is stopped and the gas cutting process is started.
In this way, in this embodiment, the process of peeling off the blown-up slag G can be performed simultaneously within the piercing process. Therefore, while a normal process would include a preheating process, a piercing process, a process of peeling off the blown-up slag G, a preheating process, and a cutting process, in this embodiment, the process includes a preheating process, a piercing process (including the process of peeling off the blown-up slag G), and a cutting process, making it possible to omit a process.

さらに、本実施形態では、切断ノズル1により自動的にパウダーTを噴出することが可能となるので、従来のように鉄線を人力で予熱炎気流Rに供給するといった作業が不要となる。すなわち、被切断材W上で作業員が行う作業をなくすことができ、作業にかかる安全性を高めることができる。しかも、本実施形態の切断ノズル1は切断装置に組み込み、自動化できるので、作業効率や品質を向上できる。 Furthermore, in this embodiment, the cutting nozzle 1 can automatically spray the powder T, eliminating the need for manual work such as feeding the iron wire into the preheating flame airflow R, as was previously required. This means that the operator no longer needs to perform work on the workpiece W, thereby improving work safety. Moreover, the cutting nozzle 1 of this embodiment can be incorporated into cutting equipment and automated, improving work efficiency and quality.

また、このとき使用される切断ノズル1は、切断酸素供給路21を形成し切断酸素を噴出する切断酸素噴出口22、及び予熱ガス供給路23を形成し予熱ガスを噴出する予熱ガス噴出口24を有するガス切断火口2と、パウダー供給ノズル3と、を備えている。パウダー供給ノズル3は、パウダー供給ノズル3は、ガス切断火口2の外周に沿って周方向に延在しパウダーTを供給するパウダー供給路31と、ガス切断火口2から噴出した予熱ガスからなる予熱炎気流Rに向けてパウダーTを噴出するパウダー噴出口32と、を備える。ガス切断火口2に外嵌する内筒35と、内筒35の外周側に配置される外筒36と、を有する。パウダー噴出口32は、内筒35と外筒36との間に配置され、ノズル軸方向から見てリング状に形成されている。この場合、パウダー供給ノズル3のパウダー噴出口32が同芯のリング状となるので、パウダーTの供給が安定する利点がある。 The cutting nozzle 1 used here comprises a gas cutting tip 2 having a cutting oxygen outlet 22 that forms a cutting oxygen supply path 21 and ejects cutting oxygen, and a preheat gas outlet 24 that forms a preheat gas supply path 23 and ejects preheat gas, and a powder feed nozzle 3. The powder feed nozzle 3 comprises a powder feed path 31 that extends circumferentially around the outer periphery of the gas cutting tip 2 and supplies powder T, and a powder outlet 32 that ejects powder T toward the preheat flame airflow R composed of preheat gas ejected from the gas cutting tip 2. The nozzle has an inner cylinder 35 that fits around the gas cutting tip 2 and an outer cylinder 36 that is positioned on the outer periphery of the inner cylinder 35. The powder outlet 32 is located between the inner cylinder 35 and the outer cylinder 36 and is ring-shaped when viewed from the nozzle axial direction. In this case, the powder outlet 32 of the powder feed nozzle 3 is concentric and ring-shaped, which has the advantage of stabilizing the supply of powder T.

そして、ピアシング完了後にパウダー供給ノズル3から噴出されるパウダーTの供給のみを停止する。
その後、ピアシングによって加工された被切断材Wの貫通穴Pを切断開始点として、ピアシングを行う工程から継続して噴出される予熱炎気流Rによって被切断材Wに対してガス切断が行われる。このように、本実施形態では、ピアシング後にパウダーTの噴出を停止することのみで、予熱炎気流Rはそのまま継続して噴出して被切断材Wに対して所定形状の切り込みを設けることができる。つまり、ピアシングと切り込みの動作の切り換えによりガス切断火口2を停止する必要がなく、効率よく、かつ短時間で切り込み動作を行うことができる。
After the piercing is completed, only the supply of the powder T sprayed from the powder supply nozzle 3 is stopped.
Thereafter, the through hole P in the workpiece W created by piercing is used as the cutting starting point, and gas cutting is performed on the workpiece W by the preheating flame current R that is continuously ejected from the piercing process. In this manner, in this embodiment, simply stopping the ejection of powder T after piercing allows the preheating flame current R to continue ejecting, making it possible to make an incision of a predetermined shape in the workpiece W. In other words, there is no need to stop the gas cutting tip 2 when switching between piercing and cutting operations, and the cutting operation can be performed efficiently and in a short time.

このように、本実施形態ではピアシング後にそのまま連続的に切り込みを行うことが可能となる。そのため、一旦停止させることがなく、切り込み箇所を損傷させることを防止でき、被切断材Wの廃棄箇所を低減できる利点がある。 In this way, in this embodiment, it is possible to continue cutting continuously after piercing. This means there is no need to stop, damage to the cutting area can be prevented, and there are advantages in reducing the amount of material W to be cut that is discarded.

なお、本実施形態では、ピアシングによって形成した貫通穴Pを切断開始点として切断するパウダー切断方法の一例を示したが、ピアシングを行わずに被切断材Wの端面から直接切り込む切断方法に上述したパウダー切断方法を適用することができる。 In this embodiment, an example of a powder cutting method has been shown in which cutting is started from a through hole P formed by piercing. However, the above-described powder cutting method can also be applied to cutting methods in which cutting is done directly from the end face of the workpiece W without piercing.

なお、切断ノズル1は制御部(図示省略)に接続されていてもよい。この場合の制御部では、ガス切断火口2から噴出される切断酸素及び予熱ガスの供給における開始及び停止を制御する第1制御と、パウダー噴出口32から噴出されるパウダーTの供給における開始及び停止を制御する第2制御と、は別々に制御される。これによりパウダーTの供給のタイミングや供給時間を、切断方法や被切断材Wの厚みや材質などの条件に合わせて適宜調整することが可能となる。 The cutting nozzle 1 may be connected to a control unit (not shown). In this case, the control unit separately controls a first control that controls the start and stop of the supply of cutting oxygen and preheating gas ejected from the gas cutting tip 2, and a second control that controls the start and stop of the supply of powder T ejected from the powder ejection nozzle 32. This makes it possible to appropriately adjust the timing and supply time of powder T according to conditions such as the cutting method and the thickness and material of the workpiece W.

また、本実施形態のピアシング方法では、予熱炎気流Rは、供給されるパウダーTによって膜状に覆われている。そのため、パウダーTが予熱炎気流Rの外周部から周方向に均等に接触させた状態で供給することができ、断面視でパウダーTの燃焼領域にムラが無く断面全体に均等に燃焼させることができる。 Furthermore, in the piercing method of this embodiment, the preheating flame current R is covered in a film-like manner by the supplied powder T. As a result, the powder T can be supplied in a state where it is in uniform contact with the outer periphery of the preheating flame current R in the circumferential direction, and there is no unevenness in the combustion area of the powder T when viewed in cross section, allowing it to burn evenly across the entire cross section.

また、本実施形態のピアシング方法では、図5に示すように、パウダーTがガス切断火口2の噴出口の外周から予熱炎気流Rに向けて供給され、予熱炎気流Rを囲むように粉流Taを形成している。パウダーTによる粉流Taは、パウダーTの噴出方向にスリット状に延在しパウダーTが供給されない非供給領域Tbを形成している。これにより、予熱炎気流R全体がパウダーTの粉流Taによって外方から完全に覆われることがなく、粉流Taの一部に非供給領域Tbの隙間が形成される。すなわち、図4に示すように、ピアシングの際に切断ノズル1側に向かって飛散してくる吹上げノロGが、非供給領域Tbのスリット状の隙間から粉流Taの外方に拡散する。そのため、切断ノズル1のガス切断火口2の火口に吹上げノロGが付着することを抑制でき、ガス切断火口2が逆火することを防止できる。 In addition, in the piercing method of this embodiment, as shown in FIG. 5, powder T is supplied from the outer periphery of the nozzle of the gas cutting tip 2 toward the preheating flame current R, forming a powder flow Ta that surrounds the preheating flame current R. The powder flow Ta extends in a slit-like shape in the direction of the powder T's ejection, forming a non-supply region Tb where the powder T is not supplied. As a result, the entire preheating flame current R is not completely covered from the outside by the powder flow Ta of powder T, and a gap in the non-supply region Tb is formed in part of the powder flow Ta. That is, as shown in FIG. 4, slag G that is blown toward the cutting nozzle 1 during piercing diffuses outward from the powder flow Ta through the slit-like gap in the non-supply region Tb. This prevents slag G from adhering to the tip of the gas cutting tip 2 of the cutting nozzle 1, preventing backfire of the gas cutting tip 2.

また、本実施形態の切断ノズル1は、パウダー噴出口32は、ノズル軸回りに周回する周方向に区画する仕切りリブ33を備えている。仕切りリブ33は、内筒35の外周面35aと外筒36の内周面36aとを接続する。これにより、予熱炎気流R全体がパウダーTの粉流Taによって外方から完全に覆われることがなく、粉流Taの一部に非供給領域Tbの隙間が形成される。すなわち、図4に示すように、ピアシングの際に切断ノズル1側に向かって飛散してくる吹上げノロGが、非供給領域Tbの隙間から粉流Taの外方に拡散する。そのため、切断ノズル1のガス切断火口2の火口に吹上げノロGが付着することを抑制でき、ガス切断火口2が逆火することを防止でき、ピアシングの安定性を維持することができる。 In addition, in the cutting nozzle 1 of this embodiment, the powder outlet 32 is equipped with a partition rib 33 that divides the area circumferentially around the nozzle axis. The partition rib 33 connects the outer surface 35a of the inner cylinder 35 with the inner surface 36a of the outer cylinder 36. This prevents the entire preheating flame current R from being completely covered from the outside by the powder flow Ta of powder T, and creates a gap in the non-supply zone Tb in part of the powder flow Ta. That is, as shown in FIG. 4, blown-up slag G that is scattered toward the cutting nozzle 1 during piercing diffuses outward from the powder flow Ta through the gap in the non-supply zone Tb. This prevents blown-up slag G from adhering to the tip of the gas cutting tip 2 of the cutting nozzle 1, prevents backfire of the gas cutting tip 2, and maintains stable piercing.

また、本実施形態の切断ノズル1は、仕切りリブ33の周方向の幅寸法が周方向に隣り合う仕切りリブ33同士の間の距離より小さくなるように配置されている。この場合、予熱炎気流Rに向けて十分な量のパウダーTを供給することができる。 In addition, the cutting nozzle 1 of this embodiment is arranged so that the circumferential width of the partition ribs 33 is smaller than the distance between adjacent partition ribs 33 in the circumferential direction. In this case, a sufficient amount of powder T can be supplied toward the preheating flame airflow R.

また、本実施形態の切断ノズル1は、仕切りリブ33は、周方向に90度の間隔をあけて4箇所に設けられているので、吹上げノロGを非供給領域Tbの隙間から粉流Taの外方4方向に向けて均一に拡散することができる。 In addition, the cutting nozzle 1 of this embodiment has four partition ribs 33 arranged at 90-degree intervals around the circumference, allowing the blown-up slag G to be uniformly dispersed from the gaps in the non-supply area Tb in four directions outward from the powder flow Ta.

また、本実施形態の切断ノズル1は、ガス切断火口2から噴出する切断酸素及び予熱ガスの供給における開始及び停止を制御する第1制御と、パウダー噴出口32から噴出するパウダーTの供給における開始及び停止を制御する第2制御と、は別々に制御される。そのため、ピアシング後に第2制御によりパウダーTの噴出のみを停止し、予熱炎気流Rはそのまま継続して噴出して被切断材Wに対して所定形状の切り込みを設ける動作を行うことができる。 In addition, the cutting nozzle 1 of this embodiment is controlled separately by a first control that controls the start and stop of the supply of cutting oxygen and preheating gas ejected from the gas cutting tip 2, and a second control that controls the start and stop of the supply of powder T ejected from the powder ejection port 32. Therefore, after piercing, the second control stops only the ejection of powder T, while the preheating flame airflow R continues to be ejected, allowing the operation of making a cut of the desired shape into the workpiece W.

次に、上述した実施形態によるパウダー切断方法、パウダー供給ノズル、及びパウダー切断ノズルの効果を裏付けるために行った実施例について以下説明する。 Next, we will explain examples conducted to demonstrate the effectiveness of the powder cutting method, powder supply nozzle, and powder cutting nozzle according to the above-mentioned embodiments.

(実施例)
本実施例では、上記の実施形態の切断ノズル1を使用し、所定板厚の被切断材Wに対してピアシングによる試験を行い、パウダー(パウダー)の有無によるピアシング時間を評価した。図7は、試験方法を示す概略図であり、(a)は比較例でパウダー供給無しのケース、(b)は実施例でパウダー供給有りのケースを示す。表1は、試験の条件と試験結果を示す。
(Example)
In this example, a piercing test was conducted on a workpiece W having a predetermined thickness using the cutting nozzle 1 of the above embodiment, and the piercing time was evaluated depending on whether or not powder was used. Figure 7 is a schematic diagram showing the test method, with (a) showing a comparative example in which no powder was supplied, and (b) showing an example in which powder was supplied. Table 1 shows the test conditions and test results.

試験は、使用燃料ガス(可燃性ガス)として、炭化系水素ガス(LPG)と水素混合ガスの2種類を使用し、それぞれ板厚が25mm、50mmの一般軟鋼の被切断材Wに対してパウダー供給有りの実施例と、パウダー供給無しの比較例によりピアシングを行いピアシング予熱時間(秒)とピアシングによって形成される貫通穴径(ピアス穴径(mm))を確認した。
ここで、図7(a)の符号P2(P)は比較例(パウダー供給無し)によるピアス穴を示し、図7(b)の符号P1(P)は実施例(パウダー供給有り)によるピアス穴を示している。
In the test, two types of fuel gas (flammable gas) were used: hydrocarbon gas (LPG) and hydrogen mixed gas. Piercing was performed on ordinary mild steel workpieces W having thicknesses of 25 mm and 50 mm using the example with powder supply and the comparative example without powder supply, and the piercing preheating time (seconds) and the diameter of the through hole formed by piercing (pierce hole diameter (mm)) were confirmed.
Here, the symbol P2 (P) in FIG. 7(a) indicates a pierced hole in the comparative example (without powder supply), and the symbol P1 (P) in FIG. 7(b) indicates a pierced hole in the example (with powder supply).

試験条件であるパウダー供給量(g/min)、開口率(パウダー供給口(上述したパウダー噴出口に相当))、火口高さH(mm)は、表1に示す通りである。被切断材Wの上面から火口までの火口高さHは、実施例(パウダー供給有り)の場合で100mmとし、比較例(パウダー供給無し)の場合で10mmとしている。 The test conditions, powder supply rate (g/min), opening rate (powder supply port (corresponding to the powder outlet described above)), and nozzle height H (mm), are as shown in Table 1. The nozzle height H, from the top surface of the workpiece W to the nozzle, was 100 mm in the example (with powder supply) and 10 mm in the comparative example (without powder supply).

表1に示すように、試験の結果、実施例(パウダー供給有り)の場合のピアシング予熱時間(秒)は、板厚25mmで4~8秒、板厚50mmで10秒となった。一方、比較例(パウダー供給無し)の場合のピアシング予熱時間(秒)は、板厚25mmで40~60秒(炭化系水素ガス)、20~30秒(水素予熱ガス)、板厚50mmで70~90秒(炭化系水素ガス)、60~80秒(水素予熱ガス)となった。このように実施例は比較例に比べて大幅にピアシング予熱時間を短縮できることがわかる。また、実施例では、被切断材Wの板厚を大きくしてもピアシング予熱時間は数秒増える微増であるのに対して、比較例では、被切断材Wの板厚を大きくするほど、ピアシング時間も倍近く増加する。 As shown in Table 1, the test results showed that the piercing preheating time (seconds) for the Example (with powder supply) was 4 to 8 seconds for a plate thickness of 25 mm and 10 seconds for a plate thickness of 50 mm. On the other hand, the piercing preheating time (seconds) for the Comparative Example (without powder supply) was 40 to 60 seconds (hydrocarbon gas), 20 to 30 seconds (hydrogen preheating gas) for a plate thickness of 25 mm, and 70 to 90 seconds (hydrocarbon gas), 60 to 80 seconds (hydrogen preheating gas) for a plate thickness of 50 mm. This demonstrates that the Example can significantly reduce the piercing preheating time compared to the Comparative Example. Furthermore, in the Example, increasing the thickness of the workpiece W only slightly increases the piercing preheating time by a few seconds, whereas in the Comparative Example, the piercing time nearly doubles as the thickness of the workpiece W increases.

また、ピアス穴径は、実施例(パウダー供給有り)が比較例(パウダー供給無し)よりも小径になっている。被切断材Wの板厚が25mmの場合には、実施例で8mmであるのに対して比較例では12mmとなった。また、被切断材Wの板厚が50mmの場合には、実施例で12mmであるのに対して比較例では2倍で24mmとなった。このことから、パウダー供給を行うことにより、ピアス穴径を小さくでき効率的であることがわかった。 Furthermore, the pierce hole diameter in the Example (with powder supply) is smaller than in the Comparative Example (without powder supply). When the thickness of the workpiece W was 25 mm, it was 8 mm in the Example and 12 mm in the Comparative Example. Furthermore, when the thickness of the workpiece W was 50 mm, it was 12 mm in the Example and doubled to 24 mm in the Comparative Example. This demonstrates that powder supply is efficient in reducing the pierce hole diameter.

さらに、実施例の場合には、ピアシング予熱時間、ピアス穴径ともに、ガスの種類による変動がみられなかった。そのため、例えば低コストのガスを使用しても同様の効果が得られる。 Furthermore, in the case of the examples, no variation was observed in either the piercing preheating time or the pierced hole diameter depending on the type of gas. Therefore, the same effect can be obtained even if a low-cost gas is used, for example.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上述した実施形態及び以下で示す変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。 Although an embodiment of the present invention has been described above in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and design modifications and the like are also included within the scope of the present invention. Furthermore, the components shown in the above-described embodiment and the modified examples shown below can be configured in any suitable combination.

例えば、上述した実施形態では、ガス切断火口2とパウダー供給ノズル3とを備えた切断ノズル1を使用したパウダー切断方法を例示したが、切断ノズル1を使用してパウダーを供給するパウダー切断方法であることに限定されることはない。例えば、本実施形態の切断ノズル1ではなく、例えばパウダー供給ノズル3と同様の機能を有するパウダー供給手段をガス切断火口2とは別体で設け、ガス切断火口2から噴出される予熱炎気流Rに対してパウダー供給手段からパウダーを供給する方法とすることも可能である。 For example, in the above-described embodiment, a powder cutting method using a cutting nozzle 1 equipped with a gas cutting tip 2 and a powder supply nozzle 3 was exemplified, but the present invention is not limited to a powder cutting method in which powder is supplied using the cutting nozzle 1. For example, instead of the cutting nozzle 1 of this embodiment, a powder supply means having a function similar to the powder supply nozzle 3 can be provided separately from the gas cutting tip 2, and powder can be supplied from the powder supply means to the preheating flame airflow R ejected from the gas cutting tip 2.

また、本実施形態では、パウダー供給ノズル3のパウダー噴出口32に仕切りリブ33(仕切り部)を設ける構成としているが、この仕切りリブ33は省略することも可能であり、あるいは仕切りリブ33の数量や位置を変更することも可能である。
例えば、図8に示す変形例のパウダー供給ノズル3Aの内筒35の外周面35aと外筒36の内周面36aとの間のパウダー噴出口32Aように、仕切りリブ33(仕切り部)が設けられず全周にわたってリング状に開口する構成であってもかまわない。
In addition, in this embodiment, a partition rib 33 (partition portion) is provided at the powder outlet 32 of the powder supply nozzle 3, but this partition rib 33 can be omitted, or the number and position of the partition rib 33 can be changed.
For example, like the powder outlet 32A between the outer peripheral surface 35a of the inner cylinder 35 and the inner peripheral surface 36a of the outer cylinder 36 of the modified powder supply nozzle 3A shown in Figure 8, it may have a ring-shaped opening around the entire circumference without a partition rib 33 (partition portion).

また、ガス切断火口2の各構成(切断酸素供給路21、切断酸素噴出口22、予熱ガス供給路23、予熱ガス噴出口24など)の形状、数量についても、上記実施形態に限定されない。 Furthermore, the shape and quantity of each component of the gas cutting tip 2 (cutting oxygen supply channel 21, cutting oxygen nozzle 22, preheating gas supply channel 23, preheating gas nozzle 24, etc.) are not limited to those in the above embodiment.

本発明に係るパウダー切断方法、パウダー供給ノズル、及びパウダー切断ノズルによれば、一般軟鋼の切断時間を大幅に短縮することで作業効率を高めることができ、かつ安全性の向上を図ることができる。 The powder cutting method, powder supply nozzle, and powder cutting nozzle of the present invention can significantly reduce the time required to cut ordinary mild steel, thereby increasing work efficiency and improving safety.

1 切断ノズル
2 ガス切断火口
3、3A パウダー供給ノズル
21 切断酸素供給路
22 切断酸素噴出口
23 予熱ガス供給路
24 予熱ガス噴出口
31 パウダー供給路
32、32A パウダー噴出口
33 仕切りリブ(仕切り部)
34 ナット
35 内筒
35a 外周面
36 外筒(外周壁)
36a 内周面
O ノズル軸
P 貫通穴
R 予熱炎気流
T パウダー
T3 赤熱化されたパウダー
Ta 粉流
Tb 非供給領域
W 被切断材
1 Cutting nozzle 2 Gas cutting tip 3, 3A Powder supply nozzle 21 Cutting oxygen supply channel 22 Cutting oxygen nozzle 23 Preheating gas supply channel 24 Preheating gas nozzle 31 Powder supply channel 32, 32A Powder nozzle 33 Partition rib (partition section)
34 Nut 35 Inner cylinder 35a Outer peripheral surface 36 Outer cylinder (outer peripheral wall)
36a Inner peripheral surface O Nozzle axis P Through hole R Preheating flame airflow T Powder T3 Red-hot powder Ta Powder flow Tb Non-supply area W Material to be cut

Claims (2)

ガス切断火口を使用して一般軟鋼からなる被切断材に対して鉄粉からなるパウダーを供給して切断するパウダー切断方法であって、
前記ガス切断火口は、切断酸素と、予熱用酸素及び可燃性ガスを混合させた予熱ガスと、を前記被切断材に向けて噴出可能に設けられ、
前記ガス切断火口から噴出した前記予熱ガスからなる予熱炎気流に向けて前記パウダーを供給し、
前記ガス切断火口から前記予熱ガスを噴出させるとともに、前記ガス切断火口から噴出した前記予熱ガスからなる前記予熱炎気流に向けてパウダーを供給することで前記予熱炎気流の中に赤熱化されたパウダーが発生し、前記赤熱化されたパウダーが切断酸素気流の噴出定点周囲に配置され、前記噴出定点周囲の前記赤熱化されたパウダーに前記切断酸素を供給し前記被切断材に対してピアシングを行い、
前記ピアシングによって加工された貫通穴を切断開始点として、前記ピアシングを行う工程から継続し、前記ガス切断火口を移動させることにより前記被切断材を切断するガス切断工程を有し、
前記ガス切断工程の前に、前記ピアシングによって前記被切断材の上面に付着した吹上げノロを通過するまで前記パウダーを供給し続け、通過後に前記パウダーの供給を停止した後に、前記ガス切断工程を開始する、パウダー切断方法。
A powder cutting method for cutting a workpiece made of ordinary mild steel by supplying powder made of iron powder using a gas cutting tip,
The gas cutting tip is provided so as to be able to eject cutting oxygen and preheating gas, which is a mixture of preheating oxygen and a flammable gas, toward the material to be cut;
supplying the powder toward a preheating flame stream formed by the preheating gas ejected from the gas cutting tip;
The preheating gas is ejected from the gas cutting tip, and powder is supplied toward the preheating flame stream formed by the preheating gas ejected from the gas cutting tip, thereby generating red-hot powder in the preheating flame stream, the red-hot powder being arranged around a fixed ejection point of the cutting oxygen stream, and the cutting oxygen is supplied to the red-hot powder around the fixed ejection point to pierce the material to be cut,
a gas cutting step of cutting the workpiece by moving the gas cutting tip, continuing from the piercing step, with the through hole machined by the piercing as a cutting start point;
A powder cutting method in which, before the gas cutting process, the powder is continuously supplied until the blown-up slag adhering to the upper surface of the workpiece due to the piercing passes through, and after the passage, the supply of the powder is stopped and then the gas cutting process is started .
前記パウダーは、前記ガス切断火口の噴出口の外周から前記予熱炎気流に向けて供給され、前記予熱炎気流を囲むように粉流を形成し、
前記パウダーによる前記粉流は、前記パウダーの噴出方向にスリット状に延在し前記パウダーが供給されない非供給領域を形成する、
請求項1に記載のパウダー切断方法。
the powder is supplied from the outer periphery of the nozzle of the gas cutting tip toward the preheating flame stream, forming a powder flow surrounding the preheating flame stream;
The powder flow of the powder extends in a slit shape in the ejection direction of the powder, forming a non-supply region to which the powder is not supplied.
2. The powder cutting method according to claim 1.
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