特許 7129752 ガス切断用燃料ガス、及びガス切断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-25

(45)【発行日】2022-09-02

(54)【発明の名称】ガス切断用燃料ガス、及びガス切断方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 7/10 20060101AFI20220826BHJP

   C10L 3/00 20060101ALI20220826BHJP

【ＦＩ】

B23K7/10 T

C10L3/00 K

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2016170030

(22)【出願日】2016-08-31

(65)【公開番号】P2018034191

(43)【公開日】2018-03-08

【審査請求日】2019-05-23

【審判番号】

【審判請求日】2021-08-13

(73)【特許権者】

【識別番号】320011650

【氏名又は名称】大陽日酸株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000150981

【氏名又は名称】日酸ＴＡＮＡＫＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大野 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】加藤 隆

(72)【発明者】

【氏名】戸田 和文

(72)【発明者】

【氏名】武田 隆志

【合議体】

【審判長】見目 省二

【審判官】田々井 正吾

【審判官】刈間 宏信

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１０／０３２３７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭５０－０４９３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／１３２４９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭５０－０４３１０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

B23K 7/00 - 7/10

C10L 3/00 - 3/12

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料ガスと予熱用酸素ガスとにより予熱炎を形成するとともに、鋼材に切断用酸素を噴射して切断するガス切断方法であって、
前記燃料ガスは、前記水素は７０体積％以上９０体積％未満、前記プロピレンは残分となるようその混合比率が設定され、
前記水素と、前記プロピレンとを別々に保管するとともに、燃料ガスとして用いる際にこれらを設定した前記混合比率となるように混合する、ガス切断方法。

【請求項2】

前記プロピレンが、不純物として２０体積％以上２５体積％以下のプロパンを含む、請求項１に記載のガス切断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガス切断用燃料ガス、及びガス切断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鋼板などのワークを切断する場合に、ワークの切断開始点を予熱孔の予熱炎によって酸化反応が可能な温度まで加熱し、加熱された部分に切断酸素孔から高純度の酸素ガスを噴射して燃焼、溶融させることによりワークを切断するガス切断方法が広く用いられている。

【0003】

このガス切断方法における予熱炎の形成のために、予熱孔に燃料ガスとして炭化水素系ガス（ＬＰＧ、ＬＮＧ、アセチレン、プロパン、メタン、エチレン、プロピレン、ブタンなど、またはこれらの混合ガス）及びこの燃料ガスを効率的に燃焼させるための予熱酸素ガスが用いられることが一般的であったが、近年、炭化水素系ガスに代えて水素ガスを主成分とする燃料ガスを用いられることが行われている（例えば、特許文献１を参照）。

【0004】

ところで、水素ガスは、燃焼速度が速いため、集中した加熱が可能という長所がある。一方、発熱量が低いため、最も一般的な燃料ガスであるＬＰＧ（一般にはプロパン９５％以上）と比較して、切断を行うためには３～５倍の流量が必要となるという課題があった。

【0005】

そこで、上記課題を解決するため、水素ガスに発熱量の大きいプロパンを混合した燃料ガスが提案された。上記燃料ガスでは、プロパンの混合濃度が４％程度までは切断速度の低下は見られないが、その後、プロパンの混合濃度が増加するとともに急激に切断速度が低下してしまうという課題があった。これは、水素へのプロパンの混入によって、燃料ガスの熱量が同じ、あるいは増加しても、結果的に水素ガスの集中加熱効果が薄れて切断速度が低下するものと推察される。

【0006】

ところで、特許文献２には、ガス溶断等の加工後の仕上がり状態の高品質化を達成することを課題として、水素ガスと、３８～４５体積％以下のエチレンとを含有するガス切断用燃料ガス（「溶断ガス」ともいう）が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特許第３５６３６６０号公報

【文献】特許第４８４８０６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献２に開示された溶断ガスによれば、水素ガスへの炭化水素系ガスの混合比率（エチレン：３８～４５体積％）を高くした場合であっても、切断速度の低減を抑制することが可能であるが、水素ガスよりも高価なエチレンを多量に含むため、コスト低減等、生産性の改善が望まれているのが実状であった。

【0009】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、切断速度等の切断性能を損なうことなく、切断面の粗さが小さい等の高品質な切断が可能な、ガス切断用燃料ガス、及びガス切断方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本出願の発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究した結果、ガス切断用燃料ガスの主成分である水素ガスに混合する炭化水素系ガスとしてプロピレンを用いた場合に、切断速度の低減割合が小さくなること、及び水素ガスへのプロピレン混合量を増やすと切断に必要なガス量が低減する傾向があることを見出して、本発明を完成させた。

【0011】

すなわち、本発明は以下の構成を有する。
（１） 鋼材をガス切断する際に用いる燃料ガスであって、水素と、プロピレンとを含み、前記プロピレンの含有量が、１０体積％超３０体積％以下である、ガス切断用燃料ガス。
（２） 燃料ガスと予熱用酸素ガスとにより予熱炎を形成するとともに、鋼材に切断用酸素を噴射して切断するガス切断方法であって、前記燃料ガスが、水素と、プロピレンとを含み、前記プロピレンの含有量が、１０体積％超３０体積以下である、ガス切断方法。
（３） 前記プロピレンとして、一般工業用プロピレンガスを用いる、前項２に記載のガス切断方法。
（４） 前記一般工業用プロピレンガスが、２０体積％以上２５体積％以下のプロパンを含有する、前項２又は３に記載のガス切断方法。
（５） 前記水素と、前記プロピレンとを別々に保管するとともに、燃料ガスとして用いる際にこれらを混合する、前項２乃至４のいずれか一項に記載のガス切断方法。

【発明の効果】

【0012】

本発明の溶断ガス、及び溶断方法は、水素と１０体積％超３０体積％以下のプロピレンとを含む燃料ガスを用い、上記燃料ガスと予熱用酸素ガスとにより予熱炎を形成するとともに、鋼材に切断用酸素を噴射して切断することにより、切断速度の低減を抑制することができるため、切断性能を損なうことがない。また、水素ガスよりも高価なプロピレンガスの使用を３０体積％以下とするとともに、燃料ガスの使用量そのものを低減することができるため、生産性が高く高効率な切断が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明を適用した一実施形態である切断方法に適用可能な切断装置の構成の一例を示す系統図である。

【図2】本発明の検証試験１における、水素燃料ガス中にＬＰＧ、又はプロピレンを各種濃度で混合した際の燃料ガス全体の必要流量を測定した結果を示した図である。

【図3】本発明の検証試験２における、比較例１の燃料ガスを用いた際の切断断面を示す図である。

【図4】本発明の検証試験２における、比較例２の燃料ガスを用いた際の切断断面を示す図である。

【図5】本発明の検証試験２における、実施例１の燃料ガスを用いた際の切断断面を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明を適用した一実施形態であるガス切断方法について、これに用いるガス切断用燃料ガスとともに図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

【0015】

図１は、本発明の一実施形態であるガス切断方法に用いるガス切断装置を示す系統図である。図１に示すように、本実施形態のガス切断装置１は、予熱孔７と切断酸素孔８とが設けられた切断火口６を有する切断吹管２と、水素ガスを供給する水素ガス供給源３と、プロピレンを供給するプロピレン供給源４と、予熱用酸素ガスを供給する酸素ガス供給源５と、水素とプロピレンとを含有する燃料ガス（ガス切断用燃料ガス）を切断火口６に供給する燃料ガス供給経路Ｌ１と、予熱用酸素ガスを切断火口６に供給する予熱用酸素ガス供給経路Ｌ２と、を備えて概略構成されている。

【0016】

切断吹管２は、特に限定されるものではなく、一般的な切断吹管を適用することができる。

【0017】

切断火口６は、切断吹管２の先端に設けられている。この切断火口６の先端には、燃料ガスと予熱用酸素ガスとにより予熱炎を形成するための予熱孔７と、切断用酸素ガスを噴射して鋼板等の切断材料（ワーク）を切断するための切断酸素孔８とが設けられている。また、切断火口６の基端には、燃料ガス流路９及び予熱用酸素ガス流路１０、並びに切断用酸素ガス流路１１が設けられている。そして、燃料ガス流路９と予熱用酸素ガス流路１０とが当該切断火口６の内部で合流している。

【0018】

燃料ガス供給経路Ｌ１は、一端が水素ガス供給源３と接続されており、他端が切断火口６の燃料ガス流路９と接続されている。また、燃料ガス供給経路Ｌ１には、混合装置１２が設けられており、この混合装置１２にはプロピレン供給経路Ｌ３を介してプロピレン供給源４が接続されている。これにより、水素ガス供給源３から水素ガスが、プロピレン供給源４からプロピレンガスがそれぞれ混合装置１２に供給され、水素ガスと１０体積％超３０体積％以下のプロピレンガスとが混合された混合ガスが生成される。そして、混合装置１２より下流の燃料ガス供給経路Ｌ１には、この混合ガスが燃料ガスとして供給される。

【0019】

本実施形態の燃料ガスは、以下に示す検証試験で説明するように、水素ガスと、１０体積％超３０体積％以下のプロピレンガスとを含有する混合ガスである。ここで、プロピレンは、水素と比較して一般的に高価であること、及び集中加熱効果、輻射熱の低さといった水素ガスを用いた切断の利点を維持する観点から、燃料ガスにおけるプロピレンの混合比率は低く設定することが好ましい。

【0020】

具体的には、プロピレンの含有量の下限値としては、１０体積％超であることが好ましく、１５体積％以上であることがより好ましい。燃料ガス中におけるプロピレンの含有量が１０体積％超であると、ワークの切断に必要な燃料ガスの総量を低減する効果が得られる。また、１５体積％以上であると、燃料ガスの低減効果がより顕著に得られる。

【0021】

また、プロピレンの含有量の上限値としては、３０体積％以下であることが好ましく、２５体積％以下であることがより好ましい。燃料ガス中におけるプロピレンの含有量が３０体積％以下であると、火炎の状態を安定させつつ、ワークの切断断面の粗さを増すことなく切断することができる。また、２５体積％以下であると、上記効果がより顕著に得られる。

【0022】

なお、燃料ガス中におけるプロピレンの含有量の増加に伴う燃料ガスの低減効果は、約２０体積％で最大となる。また、プロピレンの含有量が３０体積％超となると、燃焼熱の上昇による輻射熱の上昇により、作業者が作業時に受ける熱が上昇するため、作業環境が悪化する要因となる。したがって、コスト面、切断品質及び作業環境の観点から、燃料ガス中におけるプロピレンの含有量（あるいは混合比率）は、１５体積％以上２５体積％以下であることがさらに好ましい。

【0023】

ところで、燃料ガスとして水素ガスを用いた、従来のガス切断方法によれば、熱量を増加させるために水素ガスにプロパン等の炭化水素系ガスを混合して用いていた。しかしながら、燃料ガス中における炭化水素系ガスの含有量を増加させると、熱量の増加と引き換えに切断効率（速度）が低下してしまうため、低含有量（低熱量）の範囲でのみの使用に限定せざるをえなかった。

【0024】

これに対して、本実施形態のガス切断方法によれば、水素へのプロピレンの混合比を大きくしても、切断速度の低下傾向が小さいため、切断用燃料ガスの熱量調整の自由度が大きいという利点がある。

【0025】

また、燃料ガス供給経路Ｌ１には、安全対策として、逆火防止器１３及び開閉弁（逆止弁を用いることが好ましい。以下同様）１５が設けられている。さらに、燃料ガス供給経路Ｌ１及びプロピレン供給経路Ｌ３には、それぞれ圧力計１４が設けられている。

【0026】

予熱用酸素ガス供給経路Ｌ２は、一端が酸素ガス供給源５と接続されており、他端が切断火口６の予熱用酸素ガス流路１０と接続されている。また、予熱用酸素ガス供給経路Ｌ２には、圧力計１４と開閉弁１５とが設けられている。

【0027】

切断用酸素ガス供給経路Ｌ４は、一端が酸素ガス供給源５と接続されており、他端が切断火口６の切断用酸素ガス流路１１と接続されている。また、切断用酸素ガス供給経路Ｌ４には、圧力計１４と開閉弁１５とが設けられている。

【0028】

なお、本実施形態のガス切断装置１では、予熱用酸素ガス供給経路Ｌ２と切断用酸素ガス供給経路Ｌ４とに、同一の酸素ガス供給源５を接続する構成を例示したが、これに限定されるものではない。すなわち、予熱用酸素ガス供給経路Ｌ２と切断用酸素ガス供給経路Ｌ４とに、それぞれ別の酸素供給源を接続する構成としても良い。

【0029】

水素ガス供給源３は、予熱用酸素ガスと合流するよりも前に酸素と混合することなく、燃料ガス供給経路Ｌ１ないし燃料ガス流路９に水素ガス単体を供給することが可能であれば、特に限定されるものではない。

【0030】

水素ガス供給源３として、一般に広く用いられている水素ガスが充填されたボンベを用いても良いし、水を電気分解して水素と酸素とを発生させる水分解装置から発生するガスを利用しても良い。ただし、水分解装置のガスを用いる場合は、水素と酸素とが混合して爆発する危険が無いように、それぞれが分離して取り出せるタイプの機器を選定する必要がある。

【0031】

プロピレン供給源４は、特に限定されるものではなく、プロピレンが充填されたボンベを用いることができる。また、本実施形態のプロピレンとしては、特に限定されるものではなく、一般工業用のプロピレンガスを用いることができる。ここで、一般工業用のプロピレンガスは、２０体積％以上２５体積％以下程度のプロパンを含有するが、これをそのままプロピレンガスとして用いることができる。

【0032】

酸素ガス供給源５は、燃料ガスと合流するよりも前に水素と混合することなく、予熱用酸素ガス供給経路Ｌ２と切断用酸素ガス供給経路Ｌ４とに酸素ガス単体を供給することが可能であれば、特に限定されるものではない。

【0033】

酸素ガス供給源５として、一般に広く用いられている酸素ガスが充填されたボンベを用いても良いし、水を電気分解して水素と酸素とを発生させる水分解装置から発生するガスを利用しても良い。ただし、水分解装置のガスを用いる場合は、水素と酸素とが混合して爆発する危険が無いように、それぞれが分離して取り出せるタイプの機器を選定する必要がある。水分解装置から発生する水素と酸素について、分離して取り出すタイプであっても水素中への酸素の混入、または酸素中への水素の混入の可能性がある。混入量は、できる限り少量であることが望ましいが、それぞれ爆発下限界未満の濃度であれば問題ない。

【0034】

なお、酸素ガス供給源５は、予熱用酸素ガス供給経路Ｌ２と切断用酸素ガス供給経路Ｌ４とにそれぞれ別個に設けても良い。

【0035】

切断火口６は、燃料ガスと予熱用酸素ガスとにより予熱炎を形成し、切断用酸素ガスを噴射するものであり、切断吹管２の先端に設けられている。また、切断火口６は、軸方向中央を貫通する切断用酸素ガス流路１１と、燃料ガスと予熱用酸素ガスとの混合ガスの流路であって、切断用酸素ガス流路１１の外側に設けられた予熱ガス流路１６と、切断用酸素ガス流路１１の先端に設けられた切断酸素孔８と、予熱ガス流路１６の先端に設けられた予熱孔７と、を備えて概略構成されている。

【0036】

ここで、本実施形態の切断火口６は、図１に示すように、燃料ガス流路９と予熱用酸素ガス流路１０とが当該切断火口６の内部で合流して、予熱ガス流路１６を構成するチップミキシングタイプである。また、燃料ガス流路９には燃料ガス供給経路Ｌ１が、予熱用酸素ガス流路１０には予熱用酸素ガス供給経路Ｌ２がそれぞれ接続されている。したがって、本実施形態のガス切断装置１では、燃料ガス供給経路Ｌ１と、予熱用酸素ガス供給経路Ｌ２とが切断火口６内で合流する構成となっている。なお、切断材料（ワーク）表面Ｓからの切断火口６の先端までの距離Ｌは、通常１０～２０ｍｍの範囲となるように設定されている。

【0037】

次に、上述したガス切断装置１を用いた、本発明の一実施形態であるガス切断方法について説明する。

【0038】

具体的には、図１に示すように、本実施形態のガス切断を行う上での各種ガスの供給形態について説明する。
先ず、水素ガス供給源３から燃料ガス供給経路Ｌ１に水素ガスを供給する。水素ガスは、圧力調整器１４によって調圧された後、混合装置１２に供給される。
同様に、プロピレン供給源４からプロピレン供給経路Ｌ３にプロピレンガスを供給する。プロピレンガスは、圧力調整器１４によって調圧された後、混合装置１２に供給される。

【0039】

次に、混合装置１２により、水素ガスとプロピレンガスとを設定した混合比率（すなわち、水素ガス７０体積％以上９０体積％未満、プロピレンガス１０体積％超３０体積％以下）となるように混合した後、この混合装置１２から燃料ガスとして燃料ガス供給経路Ｌ１に供給する。そして、燃料ガスは、水素ガス用の逆火防止器１３、開閉弁１５を介して切断火口６の燃料ガス用流路９に供給される。

【0040】

ここで、本実施形態のガス切断方法では、上述したように、水素とプロピレンとを別々に保管するとともに、燃料ガスとして用いる際にこれらを混合することが好ましい。水素とプロピレンとを混合した燃料ガスを１本のボンベに保管した場合、プロピレンが鉄を触媒として水素と反応し、最終的にプロパンに経時変化するおそれがあるためである。

【0041】

酸素ガス供給源５から酸素ガスを予熱用酸素ガス供給経路Ｌ２と切断用酸素ガス供給経路Ｌ４とに供給する。予熱用酸素ガス供給経路Ｌ２に供給された酸素ガスは、予熱用酸素ガスとして圧力調整器１４、開閉弁１５を介して、切断火口６の予熱用酸素ガス流路１０に供給される。燃料ガスと予熱用酸素ガスとは、切断火口６の内部で混合され、予熱孔７より噴出して着火され、予熱炎を形成する。

【0042】

もう一方の切断用酸素ガス供給経路Ｌ４に供給された酸素ガスは、切断用酸素として、圧力調整器１４、開閉弁１５を介して切断火口６の切断酸素流路１１に供給され、切断酸素孔８から噴射され、予熱炎によって加熱された鉄鋼と反応して切断を行う。

【0043】

以上説明したように、本実施形態のガス切断方法では、水素ガスに１０体積％超３０体積％以下のプロピレンガスを混合した混合ガスを燃料ガスとして用いているため、燃料ガスとして水素ガスを用いた場合と同等以上の溶接品質を維持するとともに、燃料ガスの使用量を大幅に削減することができる。したがって、燃料ガスとしてＬＰＧ等を用いた従来のガス切断方法と同等程度のコストで、高効率な切断が可能となる。

【0044】

また、本実施形態のガス切断方法によれば、プロピレンとして、一般工業用のプロピレンガスを用いることができる。一般工業用のプロピレンガスは、２０体積％以上２５体積％以下程度のプロパンを含有するが、これをそのままプロピレンガスとして用いることができるため、燃料ガスのコスト低減により、生産性を向上させることができる。

【0045】

また、本実施形態のガス切断方法によれば、水素とプロピレンとを別々に保管するとともに、燃料ガスとして用いる際にこれらを混合することにより、経時変化によるプロピレンのプロパンへの変質を抑制することができる。したがって、ガス変質による切断性能の低下や充填圧力低下の恐れが無く、高効率な切断が常時可能である。

【0046】

また、本実施形態のガス切断方法によれば、ガス切断装置１において、燃料ガスの主成分である水素ガスを、水素ガス単体として供給する水素ガス供給源３を用いており、プロピレンガスと混合した燃料ガスと予熱用酸素ガスとを切断火口６の内部で合流する構成としている。このため、万が一燃料ガスと予熱用酸素ガスとの間で爆発が発生した際に、切断火口６よりも上流側（一次側）の経路が破損するおそれがない。

【0047】

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態のガス切断装置１では、燃料ガスと予熱用酸素ガスとが内部で合流する切断火口６を用いた構成を示しているが、これに限定されるものではない。

【0048】

例えば、燃料ガス流路と予熱用酸素ガス流路とが当該切断火口の内部で独立し、それぞれの予熱孔より噴出した後で切断火口の外部（切断火口の先端）で混合されるポストミキシングタイプの切断火口を用いてもよい。このような形態の切断火口によっても、上記実施形態と同様の効果が得られるとともに、逆火による爆発に対する安全性をさらに高めることが可能となる。

【0049】

また、図示はしないが、内部に混合室（ミキサーともいう）が設けられた切断吹管を用いるガス切断装置の構成とし、燃料ガスと予熱用酸素ガスとを切断吹管内の混合室で混合した後、切断火口に供給する構成としても良い。

【0050】

以下に、具体例を示す。
図１に示すガス切断装置を用い、燃料ガスの構成によるガス切断への影響について、以下の検証を行った。上述したように、切断用水素に炭化水素を混入させると、熱量は増加するが、切断速度は低下した。一方、切断用水素にプロピレンを混入させても、切断速度はそれほど低下しなかった。これは、プロピレンが有する二重結合が切断用水素の火炎の集中性を妨げないためであると推察される。

【0051】

＜検証試験１＞
燃料ガスの組成による、ガス切断に必要な燃料ガス全体の流量について検証した。
評価方法としては、ガス切断を行う際、燃料ガスの流量以外を同じ条件とした上で、燃料ガスの流量を徐々に低下していくと切断面の粗さが大きくなる。切断面の粗さが６０μｍ未満となったときの燃料ガスの最低流量を必要流量として記録した。

【0052】

なお、切断面の粗さとは、対象物の表面からランダムに抜き取った各部分における、表面粗さを表すパラメータであって、一般的には、最大粗さ、平均粗さ等で表される。これらは、粗さ計と呼ばれる市販の装置で測定される。ここで、切断面の粗さは、本発明のガス切断方法によって得られる切断面の任意の箇所において、水平方向２０ｍｍ内における最大粗さを表しており、その最大粗さが６０μｍ未満を合格と判断した。

【0053】

燃料ガスの組成としては、下記の条件を用いた。
・検証例１：Ｈ_２＋１体積％ＬＰＧ（プロパン含有量：９５体積％以上）
・検証例２：Ｈ_２＋５～４０体積％Ｃ_３Ｈ_６

【0054】

また、検証例１、２において、燃料ガスの組成以外のガス切断条件は、下記の表１に示したものとした。

【0055】

【表1】

【0056】

図２に、水素燃料ガス中にＬＰＧ、又はプロピレンを各種濃度で混合した際の燃料ガス全体の必要流量を測定した結果を示す。

【0057】

図２に示すように、水素ガスに１体積％ＬＰＧを混合した燃料ガスを用いた場合、切断に必要な燃料ガスの流量（必要流量）は約２５Ｌ／ｍｉｎであった。

【0058】

これに対して、水素ガスに１０体積％プロピレンを混合した燃料ガスを用いた場合、切断に必要な燃料ガスの流量は約１０Ｌ／ｍｉｎであり、上述した水素ガスに１体積％ＬＰＧを混合した従来の燃料ガスを用いた場合と比較して半分以下となることを確認した。

【0059】

また、図２に示すように、水素ガスへのプロピレン混合量を増やした場合、切断に必要なガス量は低減することがわかった。しかしながら、プロピレンを２０体積％以上混合しても、切断に必要な燃料ガスの流量に変化がないことを確認した。

【0060】

＜検証試験２＞
燃料ガスの組成による、ガス切断した際の切断断面について検証した。
評価方法としては、各条件における切断断面から、板厚方向の中心部での切断面の粗さを測定した。なお、切断面の粗さの測定については、上述した検証試験１と同様である。

【0061】

ここで、燃料ガスの組成としては、下記の条件を用いた。
・比較例１：Ｈ_２＋５体積％ＬＰＧ（プロパン含有量：９５体積％以上）
・比較例２：Ｈ_２＋１０体積％ＬＰＧ（プロパン含有量：９５体積％以上）
・実施例１：Ｈ_２＋２０体積％Ｃ_３Ｈ_６

【0062】

また、比較例１、２及び実施例１において、燃料ガスの組成以外のガス切断条件は、下記の表２に示したものとした。

【0063】

【表2】

【0064】

図３は、比較例１の燃料ガスを用いた際の切断断面を示す図である。
図３に示すように、水素ガスに５体積％ＬＰＧを混合した燃料ガスを用いた場合、切断面粗さは６０μｍ以下であったが、下端２ｍｍの部分が粗くなった。

【0065】

図４は、比較例２の燃料ガスを用いた際の切断断面を示す図である。
図４に示すように、水素ガスに１０体積％ＬＰＧを混合した燃料ガスを用いた場合、切断面粗さは７０μｍ以上となり、下端３～４ｍｍの部分が粗くなった。

【0066】

図５は、実施例１の燃料ガスを用いた際の切断断面を示す図である。
図５に示すように、水素ガスに２０体積％プロピレンを混合した燃料ガスを用いた場合、切断面粗さは全範囲にわたって６０μｍ以下となり、下端部分においても粗くならずに切断が可能であった。

【0067】

また、水素中のプロピレン組成が３０％を超えると、切断断面の粗さが増加し、しかも、火炎の状態が不安定となった。原因の詳細は不明であるが、プロピレン中に不純物として存在するプロパンの影響であると推察する。従って、水素に混合させるプロピレンの量が３０％を超えないことが望ましい。

【産業上の利用可能性】

【0068】

本発明のガス切断方法は、従来の水素ガスベースの燃料ガスに比べ、大幅な流量低減が図れることとなり、ガス切断における水素ガス燃料が普及しない最も大きなコスト上の問題を解消できることから産業上極めて有用である。

【符号の説明】

【0069】

１・・・ガス切断装置
２・・・切断吹管
３・・・水素ガス供給源
４・・・プロピレン供給源
５・・・酸素ガス供給源
６・・・切断吹管
７・・・予熱孔
８・・・切断酸素孔
９・・・燃料ガス流路
１０・・・予熱用酸素ガス流路
１１・・・切断用酸素ガス流路
１２・・・混合装置
１３・・・逆火防止器
１４・・・圧力計
１５・・・開閉弁（逆止弁）
１６・・・予熱ガス流路
１６ａ・・・折曲部
１６Ａ・・・先端側部分（先端側）
α・・・傾斜角度
Ｌ１・・・燃料ガス供給経路
Ｌ２・・・予熱用酸素ガス供給経路
Ｌ３・・・プロピレン供給経路
Ｌ４・・・切断用酸素ガス供給経路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】