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サーマルランスの動作原理

1950
Thermal lance cutting reinforced concrete in mechanical engineering applications.

(画像はイメージです)

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 高速高温ジェット。

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
機械工学

タイプ

物理デバイス

混乱

実質的な

使用法

広く普及している

前駆物質

  • カール・ヴィルヘルム・シェーレとジョセフ・プリーストリーによる酸素の発見
  • 製鋼におけるベッセマー法の開発。この方法は酸素を用いて不純物を除去する。
  • 酸素アセチレン溶接および切断の発明
  • 発熱化学反応と燃焼の理解
  • シームレス鋼管製造における進歩

アプリケーション

  • 鉄筋コンクリート構造物の解体
  • 大型金属鋳物や凍結した金属の流出物を切断する
  • 重機の固着したピンの取り外し
  • 船舶および潜水艦の退役
  • 炉と製錬所のメンテナンス

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

  • miniaturized lances for robotic repair in hazardous environments
  • automated lance systems for precise industrial cutting
  • lances with specialized fuel rod compositions for cutting exotic alloys
  • underwater thermal lance variants for salvage and offshore platform decommissioning
  • lance-based systems for asteroid mining and resource extraction
  • emergency rescue tools for breaching hardened structures
  • geothermal drilling heads incorporating thermal lance principles
  • waste vitrification systems using lance technology
  • foundry tools for clearing blockages in continuous casting lines
  • artistic metal sculpting tools for creating large-scale works
関連キーワード:熱ランス、サーミックランス、発熱反応、酸化、切削工具、解体、鋼材切断、酸素ランス、バーニングバー、鉄の酸化。

歴史的背景

サーマルランスの動作原理

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1945-01-01
1949
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1955

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

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