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Principio di funzionamento della lancia termica

1950
Taglio termico del cemento armato nelle applicazioni di ingegneria meccanica.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

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 alta velocità, high-temperature jet.

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
– Mechanical engineering

Tipo

Physical Device

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • scoperta dell'ossigeno da parte di carl wilhelm scheele e joseph priestley
  • sviluppo del processo Bessemer per la produzione dell'acciaio, che utilizza l'ossigeno per rimuovere le impurità
  • invenzione della saldatura e del taglio ossiacetilenico
  • comprensione delle reazioni chimiche esotermiche e della combustione
  • progressi nella produzione di tubi in acciaio senza saldatura

Applicazioni

  • demolizione di strutture in cemento armato
  • taglio di grandi fusioni di metallo o fuoriuscite di metallo congelato
  • rimozione di perni bloccati in macchinari pesanti
  • dismissione di navi e sottomarini
  • manutenzione di forni e fonderie

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • lance miniaturizzate per riparazioni robotizzate in ambienti pericolosi
  • sistemi di lancia automatizzati per tagli industriali precisi
  • lance con composizioni di barre di combustibile specializzate per il taglio di leghe esotiche
  • varianti di lance termiche subacquee per il recupero e lo smantellamento di piattaforme offshore
  • sistemi basati su lance per l'estrazione di asteroidi e risorse
  • strumenti di salvataggio di emergenza per violare strutture rinforzate
  • teste di perforazione geotermiche che incorporano i principi della lancia termica
  • sistemi di vetrificazione dei rifiuti mediante tecnologia a lancia
  • utensili da fonderia per la rimozione di blocchi nelle linee di colata continua
  • strumenti artistici per la scultura in metallo per la creazione di opere di grandi dimensioni
Related to: thermal lance, thermic lance, exothermic reaction, oxidation, cutting tool, demolition, steel cutting, oxygen lance, burning bar, iron oxidation.

Contesto storico

Principio di funzionamento della lancia termica

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1950
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1945-01-01
1949
1950
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1955

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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