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Mécanisme de coupe à haute température

1950
Lance thermique coupant l'acier dans une application de thermodynamique industrielle.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

UN lance thermique atteint des températures de 3 500 °C à 4 500 °C, ce qui dépasse de loin les torches conventionnelles. Cette chaleur intense ne se contente pas de faire fondre le matériau cible. Le jet d'oxygène pur provoque également une oxydation rapide du matériau lui-même, qui devient ainsi partie intégrante de la source de combustible. Cette action combinée de fusion et de combustion permet de couper l'acier épais, le béton et la roche.

The efficacy of the lance thermique stems from its ability to generate extreme temperatures locally. While an oxy-acetylene flame reaches about 3,500 °C, the burning of iron in pure oxygen within the lance can push the reaction temperature towards 4,500 °C. This is due to the highly exothermic nature of iron oxidation. When this superheated jet of molten iron, iron oxide, and unreacted oxygen strikes a target, multiple processes occur simultaneously. On a steel target, the lance provides the activation energy and an oxygen-rich environment to ignite the target steel itself, which then undergoes the same exothermic oxidation as the lance. This creates a self-propagating cut. When used on concrete, the mechanism is different. The intense heat melts the silica ([latex]SiO_2[/latex]) components of the aggregate and cement, which have melting points around 1,700 °C. The steel rebar within the concrete is oxidized and cut as described before. The high-pressure gas stream then expels the molten silicate slag and molten steel, clearing the kerf. The process is less of a ‘cut’ and more of a controlled, high-speed erosion via thermal and chemical attack. The addition of aluminum or magnesium wires to the lance’s core can further increase the reaction temperature, enhancing its effectiveness on materials with very high melting points or thermal conductivity.

UNESCO Nomenclature: 2210
– Thermodynamique

Taper

Procédé chimique

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • compréhension de la thermodynamique et du transfert de chaleur
  • développement de réfractaires et de matériaux capables de résister à des températures élevées
  • connaissance des propriétés chimiques du fer et de ses oxydes
  • l'invention de pressure regulators for handling compressed gases
  • principes de base de la propulsion par réaction et de la dynamique des fluides

Applications

  • violation des coffres-forts des banques et des installations sécurisées
  • découpe des cuves de réacteur lors du démantèlement nucléaire
  • échantillonnage de carottes géologiques dans la roche dure
  • démolition de ponts et d'autres grandes infrastructures
  • traitement des déchets d'objets métalliques surdimensionnés

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • Impression 3D à base de lance avec des métaux exotiques
  • simulation d'évents sous-marins pour la recherche scientifique
  • technologie de tunnelage rapide pour l'accès d'urgence
  • traitement de surface pour le durcissement des matériaux par fusion et resolidification contrôlées
  • outil d'exploration planétaire permettant de forer dans des formations rocheuses extraterrestres
  • processeur de recyclage de ferraille à grande vitesse
  • versions militarisées pour applications anti-matériel
  • outil de fonderie pour créer des canaux complexes dans les moules de coulée
  • sonde de recherche volcanique capable de pénétrer la lave solidifiée
  • outil de démolition permettant de démanteler en toute sécurité des installations chimiques ou nucléaires à distance
Voir aussi : coupe thermique, oxydation, scories, exothermie, haute température, coupe du béton, oxydation de l'acier, point de fusion, silice, trait de scie.

Contexte historique

Mécanisme de coupe à haute température

1947
1950
1950
1950
1950
1950
1950
1940
1950
1950
1950
1950
1950
1950
1957

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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