JPH01133676A - プラズマ切断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼板などの被切断材を、プラズマトーチから
吹出すプラズマアークにより切断する方法に関する。

〔従来の技術〕

プラズマ切断は第３図に示すように、プラズマトーチ１
０からプラズマアーク１２を吹出して鋼板などの被切断
材１４を切断する。第３図（ａ）は側面から見た図、（
ｂ）は進行方向後方から見た図であるが、一部は省略ま
たは破断して、切断部が明示されるようにしている。矢
印Ｆは切断方向くトーチ進行方向）を示す。被切断材１
４の板厚が厚（、切断速度が速いと、プラズマアーク１
２は図示のように最初は垂直に入るが、やがて傾き、最
後は下向き傾斜を強めてという経過を辿って被切断材を
抜けるのが一般的である。最初の垂直部分は、プラズマ
アーク焔が垂直下方に噴出するからということと、この
部分はアーク電流が流れて被切断材は電流加熱も受ける
ということに起因する。続（傾斜部分は、高温フレーム
による加熱のみで電流加熱はないということに起因する
。板厚が薄いまたは切断速度が遅いとプラズマアークは
垂直のま一被切断材を貫通する。

被切断材を抜は出るプラズマアーク焔は切断速度が遅い
と第４図（ａ）のようにはり垂直下方になり、垂線から
の傾斜角±θは大きくない、切断速度が非常に遅いと傾
斜角は十〇、即ち切断方向で前に傾くようになる。切断
速度が速いと第４図（ｂ）に示すように大きく後へ頌＜
（−θが大）ようになる。

プラズマアーク焔で被切断材は溶かされ、溶融金属は吹
き飛ばされ、か＼る状態がトーチの進行につれて前進し
て切断が進行して行くが、溶融金属の一部が被切断材の
切断部下面に溜まり、やがて凝固する傾向がある。この
下面に溜り、やがて凝固する溶融金属をドロス（滓）と
いう。このドロス１６は、被切断材を抜は出るプラズマ
アーク焔が第４図（ｂ）のように大きく後方へ傾くとき
に発生し、第４図（ａ）のようには＼゛垂直時は発生し
ない。第３図（Ｃ）は被切断材１４の切断部を下面から
見た図であり、１８はプラズマアーク焔１２が被切断材
を貫通することにより開いた孔、２０はプラズマアーク
焔の被切断材への入射位置を示す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

溶融金属が切断部下面に溜まり、凝固するとき、切断部
両側の溶融金属が互いに結び付いて一体化する傾向があ
り、このようになると切断部下面はドロスで再結合する
ことになる。つまり切断したはずが、切断できず、再結
合を生じることになる。

第３図（Ｃ）は切断部下面がドロスで再結合した状態を
示す。

切断部下面がドロスで再結合しないようにするには板厚
を薄（すること及び切断速度を下げることであるが、い
ずれもプラズマトーチの切断能力の低下につながる。つ
まりドロスによる再結合がなければもっと厚い被切断材
をもっと高速に切断できるのに、これがあれば薄いもの
を低速で切断するしかない。

酸素又は空気を動作ガスとしたプラズマ切断機では、ド
ロスフリーであるのは板厚２０〜２５鶴以下で、それ以
上ではドロスの付着が非常に多くなって殆んど実施され
ていないのが現状である。

２５０Ａ出力の酸素プラズマ切断機では、常温鋼板の切
断では最大切断板厚は４０ｍであり、高温（約７００℃
）鋼板の最大切断板厚は５５ｎ＋である。いずれの鋼板
の切断の場合でも３０ｗ以上の板厚ではドロスの付着が
非常に多く、−旦切断してもドロスによる再結合で分離
不可となる。

酸素系及びアルゴン系各プラズマ切断機で、板厚１５鰭
以上の鋼板切断におけるドロス付着現象で共通に言える
ことは、ドロスフリー切断速度は最大切断速度の約７０
％以下であり、これなら第４図（ａ）の如くなり、プラ
ズマアーク焔の傾斜角θは±１５°範囲内、ドロスフリ
ー、である、θが一１５°を越えると、傾斜角にほり比
例してドロス量が多（なり、第４図（ｂ）のようにθが
−３０゜以上になるとドロス量が非常に多くなって切断
部再結合、分離切断不能になる。よって従来は、第４図
（ａ）の状態で切断を行なうのが一般的である。

本発明はか−る点を改善し、ドロスを除去することによ
り切断能力の向上を図ることを目的とするものである。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明ではプラズマトーチの進行方向後方の切断線上に
アフターガスノズルを設け、該ノズルより高速ガス流を
噴出して、切断部下面に溜る溶融金属を吹き飛ばし、ひ
いてはドロス付着、該ドロスによる切断部再結合を阻止
する。

第１図は本発明の切断に用いるプラズマトーチの概要を
示す。２８がアフターガスノズルであり、取付台２４に
よりプラズマトーチ１０に取付けられ、１・−チ進行方
向後方にプラズマアーク１２よりや−下って位置するよ
うにされる。切断が円弧などの曲線に沿って行なわれる
場合、トーチ進行方向後方は該曲線に従って変るが、こ
れに対応すべく、アフターガスノズル２８は取付台２４
によりトーチ１０に固定して該トーチ１０をその中心軸
を中心に回転可能にする、またはトーチ１０は回転せず
、取付台２４がトーチ１０の周囲に回転可能にする。２
２はアフターガスホース、２６はアフターガスノズル２
８の設定調整つまみである。

また３０はアフターガス流を示す。

アフターガスの種類としては原理的には何ガスでもよい
が、実験によると被切断材の材質又は切断面品質により
ガスの種類を変えた方がよい結果が得られる。例えば軟
鋼材には酸素ガスまたは空気を使用し、これを溶融金属
（この場合は溶融軟鋼）に吹付けて酸化反応を生じさせ
、その反応熱を利用すると効率がよい（ドロスをよく除
去できる）。非鉄系材にはＡｒガス、Ｎ２ガス・又は空
気を使用するが、Ａｒガスが最も面品質がよい。

アフターガス吹付けの狙い位置は第２図に示すように、
プラズマアーク焔１２が被切断材１４の下面より抜けた
点より後方ｌの点とし、噴出角αは一１０°〜−１５°
として垂直ではな（後方へ傾くようにする。寸法ｌば切
断速度により多小異なり、速度が遅い場合は約８〜１０
ｍ、最高切断速度付近では約１２〜２０ｍｍとするのが
よい。要は切断部下面をブリッジするドロスを吹き飛ば
すということであり、狙い位置は第３図（Ｃ）のＡ点で
ある。この位置をプラズマアーク焔が被切断材を抜ける
位置へ接近させると、アフターガスでプラズマアーク焔
及び又は加熱部を冷却することになり好ましくない。ア
フターガス流３０は被切断材中ではプラズマアーク１２
から離しておく。噴出角度αは実験によると−１０”　
〜−１５°程度が、最もドロス残存量が少ない。アフタ
ーガス流３０を後方へ傾けるのはプラズマアーク１２を
出来るだけ乱さないようにするためである。

アフターガスノズル２８は第２図に矢印Ｆ＋。

Ｆ２で示すように切断方向で前方又は後方へも移動可能
にして、板厚対切断速度の関係により変るドラゲイン遅
れＤに応じて距離βを最適に設定できるようにしてお（
。

〔作用〕

プラズマトーチの後方切断線上にガス噴出ノズルを設け
、被切断材の切断部下面に付着するドロスを該ノズルか
らのガスで吹き飛ばすようにすると、切断速度を上げる
及び又は被切断材の板厚を大にすることができ、プラズ
マトーチの切断能力を高めることができる。

〔実施例〕

０２ガスによる、約７００℃の高温材の、板厚５０鶴の
鋼板の、径５０１１の円形切り抜き切断において、アフ
ターガス無しの従来のプラズマ切断では、切断速度が６
００　ｍ／ｗｉｎで切断はできたが、ドロスの付着が多
く、約５回に１回はドロスによる切断部再結合があり、
切断材が抜は落ちなかった。しかし、アフターガスを使
用することにより、切断速度を９００　ｗ／　ｍｉｎに
しても切断可能になり、切断材の抜は落ちミスは無くな
った。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、切断部に生じるド
ロスをアフターガスで吹き飛ばすのでドロスによる切断
部再結合がなく、プラズマトーチの切断能力を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明で用いるトーチの説明図、 第３図および第４図は従来のプラズマ切断の説明図であ
る。 第１図で１４は被切断材、ｌＯはプラズマトーチ、１２
はプラズマアーク、２８はアフターガスノズルである。 出　願　人　　日鐵溶接工業株式会社 代理人弁理士　　青　　柳　　　稔 仄 １２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　被切断材をプラズマトーチから吹出すプラズマアーク
   により切断する方法において、 プラズマトーチの進行方向後方の切断線上にアフターガ
   スノズルを設けて、 プラズマ切断時に被切断材の切断部下面に付着するドロ
   スを前記アフターガスノズルからの高速ガス流により吹
   き飛ばしながらプラズマトーチを進めて被切断材を切断
   することを特徴とするプラズマ切断方法。