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Princípio de funcionamento da lança térmica

1950
Lança térmica para corte de concreto reforçado em aplicações de engenharia mecânica.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

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 velocidadejato de alta temperatura.

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
Engenharia mecânica

Tipo

Dispositivo físico

Interrupção

Substancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Descoberta do oxigênio por Carl Wilhelm Scheele e Joseph Priestley
  • Desenvolvimento do processo Bessemer para fabricação de aço, que utiliza oxigênio para remover impurezas.
  • Invenção da soldagem e corte oxiacetilênicos.
  • Compreensão das reações químicas exotérmicas e da combustão
  • avanços na fabricação de tubos de aço sem costura

Aplicações

  • demolição de estruturas de concreto armado
  • corte de peças fundidas de metal de grande porte ou derramamentos de metal congelado
  • remoção de pinos presos em máquinas pesadas
  • descomissionamento de navios e submarinos
  • manutenção de fornos e fundições

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • 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
Relacionado a: lança térmica, lança de oxigênio, reação exotérmica, oxidação, ferramenta de corte, demolição, corte de aço, lança de oxigênio, barra de combustão, oxidação do ferro.

Contexto histórico

Princípio de funcionamento da lança térmica

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1945-01-01
1949
1950
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1955

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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