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Principe de fonctionnement de la lance thermique

1950
Découpe au lance thermique du béton armé dans les applications de génie mécanique.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

A thermal lance, or thermic lance, is a tool that cuts materials using the intense heat from the oxidation of iron. It consists of a steel tube packed with steel rods. Pressurized oxygen is fed through the tube, and the tip is ignited. The iron in the lance acts as fuel, burning in the oxygen stream to create a haute vitessejet à haute température.

The fundamental principle of a thermal lance is the rapid and highly exothermic oxidation of iron in a pure oxygen environment. The device is deceptively simple in its construction, comprising an outer steel pipe filled with smaller steel rods or a mix of steel and aluminum/magnesium wires. This packing increases the surface area of the fuel (the iron) exposed to the oxygen flow, promoting a more intense and sustained reaction. To initiate the process, the tip of the lance must be heated to iron’s ignition temperature, approximately 900 °C, typically using an oxy-acetylene torch. Once ignited, a self-sustaining reaction begins. The pressurized oxygen, usually at 4 to 10 bar (60 to 150 psi), flows through the pipe, reacting with the hot iron. This reaction, [latex]4Fe + 3O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3[/latex], releases a tremendous amount of energy, raising the temperature at the tip to between 3,500 °C and 4,500 °C. This temperature is well above the melting point of most materials, including steel, rock, and concrete. The kinetic energy of the high-pressure oxygen jet helps to physically blow away the molten material and slag, creating the cut or hole. The lance itself is consumed during this process, with burn rates varying depending on the lance diameter and oxygen pressure.

UNESCO Nomenclature: 3305
- Ingénierie mécanique

Taper

Dispositif physique

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • découverte de l'oxygène par Carl Wilhelm Scheele et Joseph Priestley
  • développement du procédé Bessemer pour la fabrication de l'acier, qui utilise l'oxygène pour éliminer les impuretés
  • invention du soudage et du coupage oxyacétylénique
  • compréhension des réactions chimiques exothermiques et de la combustion
  • progrès dans la fabrication de tubes en acier sans soudure

Applications

  • démolition de structures en béton armé
  • découpe de grandes pièces moulées en métal ou de déversements de métal gelé
  • retirer les goupilles grippées dans les machines lourdes
  • déclassement des navires et des sous-marins
  • entretien des fours et des fonderies

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • lances miniaturisées pour la réparation robotisée en environnements dangereux
  • systèmes de lances automatisés pour une découpe industrielle précise
  • lances avec compositions de crayons combustibles spécialisées pour la coupe d'alliages exotiques
  • variantes de lances thermiques sous-marines pour le sauvetage et le démantèlement des plates-formes offshore
  • systèmes basés sur des lances pour l'exploitation minière d'astéroïdes et l'extraction de ressources
  • outils de sauvetage d'urgence pour percer des structures renforcées
  • têtes de forage géothermiques intégrant les principes de la lance thermique
  • systèmes de vitrification des déchets utilisant la technologie des lances
  • outils de fonderie pour éliminer les blocages dans les lignes de coulée continue
  • outils de sculpture artistique en métal pour créer des œuvres à grande échelle
Voir aussi : lance thermique, réaction exothermique, oxydation, outil de coupe, démolition, découpe de l'acier, lance à oxygène, barre brûlante, oxydation du fer.

Contexte historique

Principe de fonctionnement de la lance thermique

1948
1950
1950
1950
1950
1950
1950
1945-01-01
1949
1950
1950
1950
1950
1950
1955

(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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