KR20090037894A - Flame burner and method for flame burning a metallic surface - Google Patents

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에곤 에페르츠 카.게. (게엠베하 운트 코.)
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Abstract

The invention relates to a flame burner having a nozzle (10) disposed in a head, wherein in addition to annularly disposed gas supply channels (11) the nozzle has a central gas supply opening (12), which has a laval nozzle-like region and a stabilizing region having a consistent diameter connected thereto in the flow direction. In order to flame burn a metallic surface the oxygen gas guided through a central nozzle of a flame burner is incited to oscillate in such a manner, such that a pulsating oxygen flow exiting the nozzle mouth is formed at the speed of sound, or at supersonic speed.

Description

금속 표면의 화염 소성 처리를 위한 화염 버너 및 방법{Flame burner and method for flame burning a metallic surface} Flame burner and method for flame burning a metallic surface

본 발명은 헤드에 배치된 노즐을 가진 화염 버너에 관한 것으로서, 노즐이 환상형으로 배치된 개스 공급 통로에 추가적으로 중앙의 개스 공급 도관을 가지는 것이다. The present invention relates to a flame burner having a nozzle disposed in the head, wherein the nozzle has a central gas supply conduit in addition to the gas supply passage in which the nozzle is annularly arranged.

본 발명은 또한 상기의 화염 버너로써 금속 표면을 화염 스카핑(flame scarfing) 하는 방법에 관한 것이다. The invention also relates to a method of flame scarfing a metal surface with the above flame burner.

공지된 화염 버너에서 연소 개스는 환상형으로 배치된 개스 공급 통로들을 통하여 노즐 헤드로 안내되고 중앙의 개스 공급을 통해 전달되는 산소와 혼합되어, 연소 화염을 형성한다. 화염 버너는 다양한 적용 목적들을 위해서 이용된다. 예를 들면, 주조에 의해 제조된 슬래브(slab)들의 냉각중에, 소망스럽지 않은 균열이 종종 발생되는데, 이것은 표면 처리로 제거되어야 한다. 또한 융기(ridge)들 및 버어(burr)들에 대해서도 마찬가지이며, 이들은 예를 들면 슬래브의 처리에서 절삭하는 동안에 발생된다. 화염 버너들은 표면의 흠을 제거하기 위하여 영향을 받는 표면을 따라서 안내되며, 이것은 화염 버너가 제어 가능한 로봇 아암에 부착되어 있는 자동 안내 버너로써 달성되거나, 또는 수동 조작 버너로써 달성될 수 있다. In a known flame burner, the combustion gas is guided to the nozzle head through annularly arranged gas feed passages and mixed with oxygen delivered through a central gas feed to form a combustion flame. Flame burners are used for a variety of application purposes. For example, during cooling of slabs made by casting, undesirable cracks often occur, which must be removed by surface treatment. The same also applies to the ridges and burrs, which occur during cutting, for example in the treatment of slabs. Flame burners are guided along the affected surface to remove flaws from the surface, which can be accomplished with an automatic guide burner with a flame burner attached to a controllable robot arm, or with a manually operated burner.

표면 처리를 위한 처리 비용은 실질적으로 처리 시간 및 개스 연소에 의해 결정되며, 적절한 표면 품질이 절대적으로 필요하다. The treatment cost for the surface treatment is substantially determined by the treatment time and gas combustion, and proper surface quality is absolutely necessary.

본 발명의 목적은 처리되어야 하는 작업물의 최적 표면 품질이 가능한 한 적은 처리 시간 및 산소 소모로써 달성될 수 있는, 화염 버너 및 화염 스카핑(flame scarfing) 방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a flame burner and flame scarfing method in which the optimum surface quality of the workpiece to be treated can be achieved with as little processing time and oxygen consumption as possible.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 청구항 제 1 항에 기재된 화염 버너 및 청구항 제 9 항에 기재된 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a flame burner according to claim 1 and a method according to claim 9.

본 발명에 대한 다른 향상점들은 종속항들에 기재되어 있다. Other improvements to the invention are described in the dependent claims.

본 발명에 따른 화염 버너는 중앙의 개스 공급 도관의 둘레에 환상형으로 배치된 다수의 개스 공급 통로들을 구비하는 노즐을 가진다. 중앙의 개스 공급 도관은 유동 방향에서 보았을 때 적어도 3 개의 연속적인 영역들을 가지는데, 즉, 최소 내측 직경으로 테이퍼진 제 1 영역, 내측 표면이 최소 내측 직경보다 큰 직경으로 벌어지는 제 2 영역 및, 균일한 단면 형상으로서, 바람직스럽게는 균일한 실린더형 내측직경을 가진 제 3 영역이다. 여기에서의 중요 인자는, 벌어짐(flaring) 이후에, 직경의 중요 치수까지 내측 직경의 단면이 제한되는 것이다. 안정화 링(stablizing ring)으로서, 균일한 단면 형상을 가진 마지막의 제 3 영역은 발생된 개스 유동의 형상을 유지시키는 역할을 한다. 이러한 설계에 의해서 펄스화된 개스 유동이 발생될 수 있는데, 그 개스 유동은 노출 유출부 입구에서 음속 또는 초음속을 가진다.The flame burner according to the invention has a nozzle having a plurality of gas feed passages annularly arranged around a central gas feed conduit. The central gas feed conduit has at least three consecutive regions as viewed in the flow direction, that is, a first region tapered to the minimum inner diameter, a second region in which the inner surface opens to a diameter larger than the minimum inner diameter, and uniform As one cross-sectional shape, it is 3rd area | region which has a uniform cylindrical inner diameter preferably. An important factor here is that after flaring, the cross section of the inner diameter is limited to the critical dimension of the diameter. As a stablizing ring, the last third region with a uniform cross-sectional shape serves to maintain the shape of the generated gas flow. By this design pulsed gas flow can be generated, which has a sonic or supersonic velocity at the inlet of the exposure outlet.

노즐 상류측의 산소 압력 및 주위 압력의 비율과, 노줄 유출부 표면에서의 산소 압력 및 주위 압력의 비율은 개스 형상을 결정한다. 노즐 유출부 표면에서의 압력이 주위 압력보다 낮다면, 배출 개스 유동은 노즐 하류측의 최초 섹션(section)에서 좁은 형상을 가지는 반면에, 그 역의 조건에서는 그 형상이 배럴 형상(barrel shaped)의 방식으로 벌어진다. 노즐의 상류측 및 노즐로부터의 출구에서의 산소 압력이 주위 압력과 같다면, 배출 개스의 최초 섹션에서 직선의 엔벨로프(envelope)가 발생된다.The ratio of the oxygen pressure and the ambient pressure upstream of the nozzle and the ratio of the oxygen pressure and the ambient pressure at the surface of the furnace outlet portion determine the gas shape. If the pressure at the nozzle outlet surface is lower than the ambient pressure, the discharge gas flow will have a narrow shape in the initial section downstream of the nozzle, whereas under the reverse conditions the shape will be barrel shaped. In a way. If the oxygen pressure at the upstream side of the nozzle and at the outlet from the nozzle is equal to the ambient pressure, a straight envelope occurs in the first section of the discharge gas.

노즐 및 진폭을 이용하여 달성될 수 있는 펄스 주파수는 초기 압력, 테이퍼의 정도 및 팽창의 정도에 개별적으로 달려있다. 발생된 비등압(non-isobaric) 난류 초음속 유동은 속도 및 압력 피일드(field)의 강력한 공간적 불균일성을 특징으로 하는데, 이것은 휘발성 상태 변화(volatile state changes)에 이르게 되며, 즉 높은 속도 그래디언트(gradient)에서의 펄스와 같은 쇼크 및 층 변위(layer displacement)에 이르게 된다. 이러한 유동 속도 및 압력 펄스화(pulsation)는 펄스화 스펙트럼(pulsation spectrum)에 이르게 된다. 특정의 값을 가지고 시작되어, 개스 속도는 상기 노즐의 최소 임계 노즐 단면에서 국부적으로 초음속의 속도에 도달하며, 그것을 초과했을 때 펄스와 같이 압축되고 얇은 영역이 펄스로서 발생된다. 이러한 유형의 펄스 파동들은 배럴 형상(barrel-shaped)의 유동을 형성할 수 있는데, 그것의 연이은 압축은 주위 압력에 대한 노즐의 산소 압력 비율 및, 소위 임계 속도 비율에 달려 있으며, 임계 속도 비율은 음속에 대한 노즐 유출 표면에서의 개스 속도의 비율이다. 원칙적으로, 화염 버너는 라발 노즐(Laval nozzle)의 유형으로 구성된 노즐을 가지며, 이것은 "안정화 링(stabilization ring)"으로서의 제 3 영역과 함께 진동 공진기(oscillation resonator)를 형성한다. The pulse frequency that can be achieved using the nozzle and amplitude depends on the initial pressure, the degree of taper and the degree of expansion individually. The generated non-isobaric turbulent supersonic flow is characterized by strong spatial non-uniformity of velocity and pressure fields, which leads to volatile state changes, i.e. high velocity gradients. This results in shock and layer displacement, such as pulses in. This flow velocity and pressure pulsation lead to the pulsation spectrum. Starting with a certain value, the gas velocity reaches the supersonic velocity locally at the minimum critical nozzle cross section of the nozzle, where it is compressed like a pulse and a thin region is generated as a pulse. These types of pulse waves can form a barrel-shaped flow whose subsequent compression depends on the nozzle's oxygen pressure ratio to ambient pressure, the so-called critical velocity ratio, and the critical velocity ratio is the speed of sound. The ratio of gas velocity at the nozzle outflow surface to. In principle, the flame burner has a nozzle constructed in the form of a Laval nozzle, which forms an oscillation resonator with a third area as a "stabilization ring".

본 발명은 전체적으로 발명의 범위내에서 제 1 영역 및 제 2 영역이 연속으로 배치되지만, 최소 직경이 변화하지 않는 짧은 부분적인 영역들이 포함될 수 있는 것을 제공한다. 그러한 짧은 부분적인 영역에서는 유동 속도가 유지된다. The present invention provides that within the scope of the invention as a whole the first and second regions may be arranged in succession, but short partial regions in which the minimum diameter does not change may be included. In such short partial regions the flow velocity is maintained.

본 발명에서 중앙의 개스 공급 도관은 개구들로 형성된 레벨의 약간 상류에서 끝나게 되며, 그곳에서 고리형으로 배치된 개스 공급 통로가 끝나게 된다. 본 발명의 범위내에 있는 해법들도 포함되는데, 그에 의하여, 동일 축으로 연장되는 개스 공급 통로들의 다수의 링들은 중앙 파이프 유출 개구의 하류에서 상이한 레벨로 등급별로 끝나게 된다.In the present invention, the central gas feed conduit ends slightly upstream of the level formed by the openings, where the annularly arranged gas feed passage ends. Solutions within the scope of the present invention are also included, whereby a number of rings of gas feed passages extending coaxially end at different levels downstream of the central pipe outlet opening.

기술적인 유동의 이유 때문에, 제 1 영역의 길이는 제 2 영역의 길이 보다 작은 것이 바람직스럽고, 제 3 영역의 길이 보다 작은 것이 바람직스럽다. 제 3 영역은, 소망되는 펄스 특성들에 따라서, 제 1 영역 및 제 2 영역의 전체 길이보다 길거나, 같은 길이이거나, 또는 짧도록 선택될 수 있다. For reasons of technical flow, the length of the first region is preferably smaller than the length of the second region, and preferably smaller than the length of the third region. The third region may be selected to be longer, equal to, or shorter than the entire length of the first and second regions, depending on the desired pulse characteristics.

본 발명의 다른 향상점에 따르면, 제 3 영역의 직경은 제 1 영역의 상류측 단부에서 중앙 개스 공급 도관의 최대 유출부 직경보다 작다. 효과를 최적화시키기 위하여, 이러한 3 개 영역들의 직경 및 길이들은 개스가 노즐 유출부 입구에서 펄스들의 형태로, 바람직스럽게는 100 내지 650 Hz 사이의 펄스 주파수를 가지고 배출되도록 조정된다. 바람직스럽게는, 미리 결정된 값의 산소 및 연소 개스 압력으로 2 Ma 의 최대 개스 유동 속도가 중앙의 개스 공급 도관에서 나타나야 한다. According to another improvement of the invention, the diameter of the third zone is smaller than the maximum outlet diameter of the central gas feed conduit at the upstream end of the first zone. To optimize the effect, the diameters and lengths of these three regions are adjusted so that the gas is discharged in the form of pulses at the nozzle outlet inlet, preferably with a pulse frequency between 100 and 650 Hz. Preferably, with a predetermined value of oxygen and combustion gas pressure, a maximum gas flow rate of 2 Ma should appear in the central gas feed conduit.

노즐은 둥글거나 또는 동일 중심(concentric)의 단면을 가질 수 있는데, 추가적인 개스 공급 도관들이 연소 개스를 위해서 위치되는, 적어도 하나의 링을 신장시키기 위하여, 가능하게는 2 개의 링들을 신장시키기 위하여, 특히 중앙의 개스 공급 도관은 환상형의 단면을 가진다.The nozzle may be round or have a concentric cross section, in order to elongate at least one ring, possibly extending two rings, in particular in which additional gas supply conduits are located for the combustion gas. The central gas feed conduit has an annular cross section.

공지 기술에 따라서 일반적으로 알려진 바로서, 노즐 헤드는 냉각되는 것이 바람직스러우며, 특히 물이 냉각제로서 적절하다.As is generally known according to the known art, the nozzle head is preferably cooled, in particular water being suitable as a coolant.

슬래브(slab)와 같은 금속 표면의 화염 소성 처리를 위한 본 발명에 따른 방법은, 화염 버너의 중앙 노즐을 통해 안내되는 산소가 진동을 일으킴으로써 펄스화된 산소 유동이 음속의 속도로, 또는 초음속의 속도로 노즐 유출부 입구로부터 배출된다. 펄스 산소 유동은 길이 방향의 파동들로 이루어지는데, 즉, 기체 산소의 압력 증가 및 감소의 주기적인 연속으로 이루어진다. 이러한 조치에 의해서 중앙의 산소 유동이 펄스화되도록 이루어질 뿐만 아니라, 주위로 유입되는 연소 개스도 진동하도록 이루어진다. 결과적으로 산소의 소비가 실질적으로 절감되고 화염 스카핑(flame scarfing)을 통해서 처리되어야 하는 금속 부재의 표면이 매끄러워진다. 바람직스럽게는, 처리 파라미터들, 특히 산소 유동을 노즐로 진입시키는 산소 적용 압력은 산소 유동이 중앙의 유동 및 주위의 유동으로 분배되도록 노즐 형상의 함수로서 선택된다. 주위 압력에 대한 중앙 노즐 상류측의 산소 압력의 비율(N=p0/pu)이 바람직스럽게는 1 내지 200 사이인 반면에, 주위 압력(pu)에 대한 노즐 유출부 표면에서의 산소 압력(pa)의 비율은 0.1 내지 100 이다. The method according to the invention for the flame firing treatment of metal surfaces such as slab is characterized in that the oxygen guided through the central nozzle of the flame burner causes the oscillation so that the pulsed oxygen flow is at the speed of sound or supersonic speed. It is discharged from the nozzle outlet inlet at a speed. Pulsed oxygen flow consists of waves in the longitudinal direction, i.e., a periodic series of pressure increases and decreases in gaseous oxygen. This action not only causes the central oxygen flow to be pulsed, but also causes the combustion gas entering the environment to vibrate. As a result, the consumption of oxygen is substantially reduced and the surface of the metal member to be processed through flame scarfing is smoothed. Preferably, the processing parameters, in particular the oxygen application pressure for entering the oxygen flow into the nozzle, are selected as a function of the nozzle shape such that the oxygen flow is distributed to the central flow and the surrounding flow. The ratio of oxygen pressure upstream of the center nozzle to ambient pressure (N = p 0 / p u ) is preferably between 1 and 200, while oxygen pressure at the nozzle outlet surface relative to ambient pressure p u . The ratio of (p a ) is 0.1 to 100.

본 발명의 다른 구현예의 변형 및 상세한 사항들은 도면 및 다음의 설명에 나타나 있다. Modifications and details of other embodiments of the present invention are shown in the drawings and the following description.

도 1 은 본 발명에 따른 화염 버너의 노즐을 통한 부분적인 단면도이다.1 is a partial cross-sectional view through a nozzle of a flame burner according to the present invention.

도 2 는 노즐의 평면도이다.2 is a plan view of the nozzle.

도 3a 내지 도 3d 는 상이한 개스 유동 형상들을 가지는 중앙의 개스 공급 도관을 통한 단면도이다. 3A-3D are cross sectional views through a central gas feed conduit having different gas flow shapes.

도 1 및 도 2 에 따른 화염 버너의 핵심은 헤드 안에 배치된 노즐(10)인데, 개스 공급 통로(11)의 환상형 배열(array)에 추가적으로 노즐은 중앙의 개스 공급 도관(12)을 가진다. 여기에서 도 2 에 도시된 바와 같이, 링들에 있는 개스 유입 개구(111,112)의 환상형 배열은 개스 공급 도관(12)에 대하여 같은 중심에 있다. 개구들의 각도 간격(α)은 360/n 이 되도록 그들의 수(n)에 의해서 정해진다. 본 발명의 경우에, 개스 공급 통로(111,112)는 도 1 에 도시된 바와 같이 환상형 개스 공급 통로(11) 안으로 개방된다. 통로(112,111, 11)는 연소 개스 또는 산소 및 연소 개스의 혼합물을 운반하는 반면에, 중앙의 개스 공급 통로(12)는 산소를 공급하기 위해서 제공된다. The heart of the flame burner according to FIGS. 1 and 2 is the nozzle 10 arranged in the head, in addition to the annular arrangement of the gas feed passage 11, the nozzle has a central gas feed conduit 12. As shown in FIG. 2, the annular arrangement of the gas inlet openings 111, 112 in the rings is co-centered with respect to the gas supply conduit 12. The angular spacing α of the openings is determined by their number n to be 360 / n. In the case of the present invention, the gas supply passages 111 and 112 open into the annular gas supply passage 11 as shown in FIG. 1. The passages 112, 111, 11 carry combustion gas or a mixture of oxygen and combustion gas, while a central gas supply passage 12 is provided for supplying oxygen.

중앙의 개스 공급 도관(12)은 길이(L)를 따라서 섹션들(L1, L2, L4, L3 및 LK) 또는 섹션들(L1, LC 및 LK)로 세분되는데, 상기 후자의 영역들은 특정한 의미를 가 진다. 개스 유입 영역(L1)은 종래 기술로부터 알려진 노즐들에서 이용되는 유입 영역에 대응한다. 그러나, 길이(LC)를 따라서 연장된 중앙의 제 1 공급 통로(12)의 라발노즐(Laval nozzle)과 같은 형상은 신규한 것이다. 이러한 노즐 형상은 노즐의 내측 직경이 최소의 임계 직경(dmin)까지 테이퍼지는 영역에 의해 형성되는데, 상기 최소 임계 직경은 길이(L4)를 따라서 유지된다(도 3 참조). 개스 유동 방향(13)의 바로 하류의 영역에서, 개스 공급 도관(12)의 내측 표면은 매끄럽게 대직경(dK)으로 벌어지며(도 3 참조), 상기 대직경은 나머지 길이(Lk)를 따라서 노출 유출 입구까지 유지된다. 다음의 치수들이 특정의 예시된 구현예들에서 선택된다: L1=43 mm, L2=10 mm, L3=25mm, L4=2mm 및 L=K72 이다. L1, L2, L4, L3 및 LK 는 주어진 산소 및 연소 개스 압력에서 변화되지 않고 유지되지만, LK 의 길이는 65 mm 또는 25 mm 로 변화될 수 있다. The central gas feed conduit 12 is subdivided into sections L 1 , L 2 , L 4 , L 3 and L K or sections L 1 , L C and L K along the length L, The latter regions have a specific meaning. The gas inlet region L 1 corresponds to the inlet region used in nozzles known from the prior art. However, the shape, such as a Laval nozzle of the central first supply passage 12 extending along the length L C , is novel. This nozzle shape is formed by a region in which the inner diameter of the nozzle is tapered to a minimum critical diameter d min , the minimum critical diameter being maintained along the length L 4 (see FIG. 3). In the region immediately downstream of the gas flow direction 13, the inner surface of the gas feed conduit 12 smoothly opens to a large diameter d K (see FIG. 3), the large diameter being the remaining length L k . Thus, the exposure outflow inlet is maintained. The following dimensions are selected in certain illustrated embodiments: L 1 = 43 mm, L 2 = 10 mm, L 3 = 25 mm, L 4 = 2 mm and L = K 72. L 1 , L 2 , L 4 , L 3 and L K remain unchanged at a given oxygen and combustion gas pressure, but the length of L K can vary to 65 mm or 25 mm.

도 3 은 라발 노즐과 같은 것이 설치된 영역 및 안정화 영역에서 중앙의 개스-공급 도관의 단면만을 도시한다. 라발 노즐 영역 안으로 유동하는 기체 산소는 압력(P0) 및 온도(T0)를 가진다. 압력은 이러한 라발 노즐과 같은 영역의 단부에서, 즉, 상류 영역(LC)의 입구에서 PA 이다. 노즐이 절두원추형으로 테이퍼져 있는 제 1 영역은 도면 번호 121 로 표시되어 있고, 절두원추형 노즐 팽창부인 인접 영역은 도면 번호 122 로 표시되어 있는 반면에, 최종적으로 일정한 직경의 영역은 도면 번호 123 으로 표시되고, 도 3 에 도시된 형상을 가진다. 도 3a 내지 도 3d 는 최초 압력(Po)에 따라서 상이한 개스 펄스를 도시하는데, 이것은 높은 압력과 낮은 압력이 번갈아 있는 길이 방향 파형으로서 나타난다. 또한 선택되는 최초 압력(Po)에 따라서, 주위의 연소 개스 유동에 의해 둘러싸인 중앙의 기체 산소 유동은 좁거나 또는 넓은 방식으로 제한된다. 길이(LK)는, 펄스화된(pulsating) 산소 유동이 안정화될 수 있는 정도에 대한, 중요 인자(decisive factor)이다 FIG. 3 shows only a cross section of a gas-feeding conduit in the center in the region where stabilization, such as a Laval nozzle, is installed. Gas oxygen flowing into the Laval nozzle region has a pressure P 0 and a temperature T 0 . The pressure is P A at the end of the region, such as a Laval nozzle, ie at the inlet of the upstream region L C. The first area in which the nozzle is tapered in truncated cone is indicated by reference numeral 121, while the adjacent area, which is a truncated cone nozzle inflation, is indicated by reference numeral 122, while the region of constant constant diameter is indicated by reference numeral 123. And has the shape shown in FIG. Figures 3a-3d is shown in the different gas pulse according to the initial pressure (P o), this is represented as a longitudinal wave of alternating high pressure and low pressure. In addition, according to the selected initial pressure (P o), the oxygen gas flow in the center surrounded by the combustion gases flow around is limited to a narrow or wide manner. The length L K is a decisive factor for the extent to which the pulsed oxygen flow can be stabilized.

본 발명에 따른 화염 버너는 수동 장치 또는 자동 장치로서 구성될 수 있다. 기체 산소가 중앙의 개구로 들어가게 하도록 이용되는 압력은 5 바아(bar) 내지 20 바아 사이이다. 연소 개스로서 이용되는 천연 개스는 실질적으로 메탄을 포함하고, 1 내지 5 바아(bar)의 압력이다. 메탄은 노즐 유입부(111)들을 통해 부가되고, 노즐 유입부(112)들을 통해 진입하는 산소와 혼합됨으로써, 산소/메탄 혼합물은 환상형 개구(11)를 통해 주위로 노줄 유출 입구로 흐른다. 상기 설명된 산소 유동의 적용 압력에서의 중앙 라인(112)에서 기대되는 속도는 초음속의 속도 범위내에 있어야 하며, 산소 및 연소 개스 압력의 미리 정해진 값에서 최대 2 마하이어야 한다.The flame burner according to the invention can be configured as a manual or automatic device. The pressure used to allow gaseous oxygen to enter the central opening is between 5 and 20 bar. The natural gas used as the combustion gas comprises substantially methane and is at a pressure of 1 to 5 bar. Methane is added through the nozzle inlets 111 and mixed with oxygen entering through the nozzle inlets 112 such that the oxygen / methane mixture flows around the annular opening 11 to the furnace outlet outlet inlet. The speed expected at the center line 112 at the application pressure of the oxygen flow described above should be within the speed range of the supersonic speed and should be up to 2 Mach at a predetermined value of oxygen and combustion gas pressure.

화염 버너를 이용하는 시험에서 다음과 같은 결과들이 달성되었다.In tests with flame burners, the following results were achieved.

초기에, 슬래브를 화염 처리하기 위한 종래 기술에 따른 공통 노즐을 가진 제 1 화염 버너가 이용되었다. 산소는 대략 12 x 105 Pa 의 압력으로 중앙 노즐을 통해 도입되었으며, 연소 개스는 2 x 105 Pa 의 압력으로 주변에 배치된 노즐들을 통해 도입되었다. Initially, a first flame burner with a common nozzle according to the prior art for flame treating a slab was used. Oxygen is approximately 12 x 10 5 A pressure of Pa was introduced through the central nozzle, and combustion gas was introduced through the nozzles disposed at ambient pressure of 2 x 10 5 Pa.

다음에, 본 발명에 따른 노즐을 가진 화염 버너가 이용되었다. 결과적인 압력 펄스들에 기인하여, 12 x 105 Pa 의 산소 압력에서의 수작업 화염 처리가 수행될 수 없을 정도로 역류(blowback)가 컸다. 이러한 이유 때문에, 산소 압력은 8 x 105 Pa 로 감소되었던 반면에, 연소 개스 압력은 변화되지 않고 유지되었다.Next, a flame burner with a nozzle according to the invention was used. Due to the resulting pressure pulses, the blowback was so great that manual flame treatment at an oxygen pressure of 12 × 10 5 Pa could not be performed. For this reason, the oxygen pressure was reduced to 8 x 10 5 Pa, while the combustion gas pressure remained unchanged.

놀랍게도, 산소는 제 1 경우의 화염 처리 작업 동안에 370 내지 290 m3 사이였다. 동일한 화염 처리 작업에 대해서, 본 발명에 따른 노즐에서는 오직 90 내지 100 m3 만이 소요되었으며, 이것은 기체 산소 절감이 현저하게 달성될 수 있다는 점을 나타낸다. Surprisingly, oxygen was between 370 and 290 m 3 during the flame treatment operation of the first case. For the same flame treatment operation, only 90 to 100 m 3 with a nozzle according to the invention Only required, which indicates that gas oxygen savings can be achieved significantly.

본 발명은 화염 버너에서 이용될 수 있다. The invention can be used in flame burners.

Claims (11)

헤드에 배치된 노즐(10)을 가지는 화염 버너로서, A flame burner having a nozzle 10 disposed in a head, 환상형으로 배치된 개스 공급 통로(11,111,112)들에 추가하여, 노즐은 중앙의 개스 공급 도관(12)을 가지고, In addition to the annularly arranged gas feed passages 11, 111, 112, the nozzle has a central gas feed conduit 12, 중앙의 개스 공급 도관(3)은:The central gas supply conduit (3) is: (a) 최소 내측 직경(dmin)으로 테이퍼지는 제 1 영역(121);(a) a first region 121 tapered to a minimum inner diameter d min ; (b) 내측 표면이 최소 직경(dmin) 보다 큰 직경(dk)으로 벌어지는 제 2 영역(122); 및(b) a second region 122 in which the inner surface spreads out to a diameter d k greater than the minimum diameter d min ; And (c) 노즐 유출부 입구까지 연장되고 균일한 단면 형상을 가지며, 바람직스럽게는 균일한 실린더형 내측 직경을 가지는 제 3 영역(123);인, 유동 방향(13)에서 직접적으로 연속되는 영역들을 가지는 것을 특징으로 하는, 화염 버너. (c) a third region 123 extending to the nozzle outlet inlet and having a uniform cross-sectional shape, preferably having a uniform cylindrical inner diameter; having regions that are directly continuous in the flow direction 13 Flame burner, characterized in that. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 제 1 영역(121)의 길이(L2)는 제 2 영역(122)의 길이(L3)보다 작은 것을 특징으로 하는, 화염 버너. Flame burner, characterized in that the length (L 2 ) of the first region (121) is smaller than the length (L 3 ) of the second region (122). 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 제 3 영역(123)의 직경(dk)은 제 1 영역(121)의 상류측 단부에 있는 최대의 초기 직경보다 작은 것을 특징으로 하는, 화염 버너. A flame burner, characterized in that the diameter d k of the third region 123 is smaller than the maximum initial diameter at the upstream end of the first region 121. 제 1 항 내지 제 3 항의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 3 개 영역들의 직경들 및 길이들은 개스가 노즐 유출부 입구에서의 펄스(pulse)들로서 배출되도록 서로에 대하여 조절되는 것을 특징으로 하는, 화염 버너. A flame burner, characterized in that the diameters and lengths of the three regions are adjusted relative to each other such that the gas is discharged as pulses at the nozzle outlet inlet. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 노즐 유출부 입구에서의 펄스 주파수는 100 내지 650 Hz 인 것을 특징으로 하는, 화염 버너. Flame burner, characterized in that the pulse frequency at the nozzle outlet inlet is 100 to 650 Hz. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,The method according to claim 4 or 5, 최대 개스 유동 속도는 산소 및 연소 개스 압력의 미리 정해진 값들에서 2 마하(음속의 2 배)인 것을 특징으로 하는, 화염 버너. Flame burner, characterized in that the maximum gas flow rate is 2 Mach (two times the speed of sound) at predetermined values of oxygen and combustion gas pressure. 제 1 항 내지 제 6 항의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 중앙 개스 공급 덕트(12)는 환상형 단면을 가지는 것을 특징으로 하는, 화염 버너. Flame burner, characterized in that the central gas supply duct 12 has an annular cross section. 제 1 항 내지 제 7 항의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 7, 노즐 헤드(10)는 액체 냉각되고, 특히 물로 냉각되는 것을 특징으로 하는, 화염 버너. Flame burner, characterized in that the nozzle head (10) is liquid cooled, in particular cooled with water. 금속 표면을 화염 소성 처리(flame burning)시키는 방법으로서, A method of flame burning a metal surface, 화염 버너(10)의 중앙 노즐을 통해 안내되는 기체 산소는, 노즐 유출부 입구로부터 배출되는 펄스화된 산소 유동이 음속 또는 초음속의 속도로 형성되도록 진동되는 것을 특징으로 하는, 금속 표면의 화염 소성 처리 방법. The gaseous oxygen guided through the central nozzle of the flame burner 10 is vibrated so that the pulsed oxygen flow discharged from the nozzle outlet inlet is oscillated to form at a speed of sound or supersonic speed. Way. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 기체 산소 유동은 중앙의 유동 및 주위 유동으로 세분되는 것을 특징으로 하는, 금속 표면의 화염 소성 처리 방법. A gas firing process for a metal surface, characterized in that the gaseous oxygen flow is subdivided into a central flow and an ambient flow. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,The method according to claim 9 or 10, 주위 압력에 대한 중앙 노즐 상류측의 산소 압력의 비율(N=PO/PU)은 1 내지 200 사이인 반면에, 주위 압력(PU)에 대한 노즐 유출부 표면에서의 산소 압력(Pa)의 비율은 0.1 내지 100 사이인 것을 특징으로 하는, 금속 표면의 화염 소성 처리 방법. The ratio of oxygen pressure upstream of the center nozzle to ambient pressure (N = P O / P U ) is between 1 and 200, while oxygen pressure (P a ) at the nozzle outlet surface relative to ambient pressure (P U ) The ratio of) is between 0.1 and 100, the method for flame calcination of metal surfaces.
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