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鉄の燃焼

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ガスバーナー(バーナートップ直径100、最大容量150kw)で鉄を加熱します。

鉄は厚み4.5tで長さ300?とします。
長さ300?の中心である端から150?の位置で、距離を50?に近づけて加熱するとします。
この場合、鉄は溶融するでしょうか?

実際には、4分加熱して、2分加熱ストップして、4分加熱して、2分ストップを繰り返すような形になります。

ガスバーナーの青色炎は1500~1800℃の領域だと思います。
長時間加熱したらいずれは溶融するのではないかと考えるのですが、
イメージでは、溶融まではいかないような気がするのです。

質問者が選んだベストアンサー

  • 回答No.1
加熱する熱量、時間と、周囲に逃げていく熱量との収支で局部の温度が決まりますが
>1500~1800℃
まさにイメージで、この温度では逃げる熱量に追いつかず溶解は無理でしょう。

  http://mh.rgr.jp/memo/mq0166.htm
酸素を吹き込みむと、アセチレンで 3,100℃、プロパンで2,900℃の炎温度となる。
これでガス溶接することが行われ、もっと炎を絞り勢いを増すと溶断ができる。

溶接の方の動画をみても、そう簡単には溶けていない。というより早く加熱しすぎると溶断になってしまう。
動画は溢れてるので、イメージにピッタリのモノもあるでしょう。

それと加熱してどうするかによるが、次の現象も要注意です。
 ・長時間加熱すると真黒に酸化、甚だしきはそれが鱗のように剥がれていく。
 ・板が飴のように軟らかくなり変形していく。

>連続で数時間加熱すると、いずれは溶融するような気もしますが、

残念ながら無理です。10分もやれば加熱と放熱が釣り合って上がらなくなります。

熱処理炉ではバーナー式もあって、囲んだ耐火レンガも熱くなり放熱は抑制され、バーナー吹きよりも上がるが、それでも小片でも溶かすのは無理です。
なので鉄溶解の平炉は凄い電気代なのに電気アークを使います。
昔の製鉄のように木炭にフイゴで空気を吹き込んでの長時間ならギリギリ可能性あるのかと思います。

放熱は伝導、対流、輻射の三つがあり、輻射とは自身が赤外線を発して(赤外線ストーブのように)周りを暖めること。
これが温度の4乗に比例するので、温度が高くなると極端に増えてしまう特徴があります。
お礼コメント
noname#230358
ありがとうございます。
みなさんのご意見からプロパンでは厳しいというものが多く、安心しています。
おっしゃられるように「加熱する熱量、時間と、周囲に逃げていく熱量との収支で局部の温度が決まります」というのが最もだと思います。

連続で数時間加熱すると、いずれは溶融するような気もしますが、大きな金型などを加熱し続けても、150KW程度のバーナーでは溶けないというのは私にもなんとなくわかります。結局のところ、鉄の大きさに依存するんだろうと思うのですが、熱量収支をどう計算したらよいかというと難しいですね。
投稿日時 - 2012-09-10 09:05:00

その他の回答 (全3件)

  • 回答No.4
 ちょっと目的が分からないのですが、鉄を溶かしてみたいというだけなら、最初から鋳物用の鋳鉄を使ってみたらどうですか。融点が低い(約1200℃)ですから。
 鋼板(鉄板)だと融点が高い(1500℃以上)ので、アセチレン・酸素バーナーなら可能ですが、プロパンガスとかではちょっと難しいかと。
お礼コメント
noname#230358
上記のお礼に記述させていただいたような内容です。
やはり無理というご意見で少し安心しています
投稿日時 - 2012-09-10 08:53:00
  • 回答No.3
厚み4.5tで長さ300?の鉄なら、溶融しないでしょう。
溶かしきれないです。

空気ではなく、アルミがバックアップなら更に溶融しないでしょう。

空気は断熱性がアルミより高いので、鉄板の表面積よりアルミの表面積が高ければ、
より自然冷却機能が高くなるから。

酸化による鉄板の板厚減少は、配慮しましょう。
お礼コメント
noname#230358
断言頂きありがとうございます。
実は、円筒アルミをある温度まで加熱したいのです。
そこで断熱材を貼り付けた鉄枠をカバーにして、そのアルミ材を覆い、放熱抑制を抑えて加熱します。実験すると、これがけっこう効率が上がったわけです(もちろん排気と2次空気は確保しています)。
位置関係の問題で、その鉄枠が4.5tの板くらいの材料で製作しており、間接的にバーナーの炎が当たるわけです。そんな際、どうなるか?と思ったわけです。
当方、加熱に関して経験値を踏めていないので、たぶん問題ないだろうとは思うのですが、大丈夫という自信もないわけだったのです。断言されるのはやはり経験的な感覚でしょうか?
投稿日時 - 2012-09-10 08:49:00
  • 回答No.2
お礼コメント
noname#230358
やはり無理ですが。だと安心です。いろいろな画像添付していただきありがとうございます。
投稿日時 - 2012-09-10 08:50:00
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