KR20150068918A - Method for heating a metal material in an industrial furnace - Google Patents

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KR20150068918A
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뤼디거 아이흘러
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린데 악티엔게젤샤프트
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Abstract

The present invention relates to a method for heating a metal material (206) in an industrial furnace (200) comprising a dark zone (201) and at least one heating zone (202, 203) arranged in the downstream of the dark zone (201). The heating zone (202, 203) is heated by using at least one burner (210), and the metal material (206) is transported through the heating zones (202, 203) after passing through the dark zone (201). Combustion gases circulate backward through the dark zone (201) after passing through at least one heating zone (202, 203) through the industrial furnace (200). According to the present invention, a lambda value of combustion in at least one among at least one heating zone (202, 203), in other words, a ratio of the actual oxygen-to-fuel ratio and the stoichiometric oxygen-to-fuel ratio is less than 1. Moreover, an oxidizing agent containing 85 wt% or more of oxygen is supplied to the dark zone (201) through at least one lance (212). Therefore, at least one stream (213) of the oxidizing agent is oriented toward the metal material (206), and the oxidizing agent inside the dark zone (201) combusts flammable gases generated from at least one heating zone (202, 203).

Description

공업용 노 내의 금속 재료 가열 방법 {METHOD FOR HEATING A METAL MATERIAL IN AN INDUSTRIAL FURNACE}[0001] METHOD FOR HEATING A METAL MATERIAL IN AN INDUSTRIAL FURNACE [0002]

본 발명은 공업용 노(industrial furnace)에서 금속 재료를 가열하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 연소 효율을 증가시키기 위하여 공기 버너 가열식 공업용 노를 개선(upgrade)하기 위한 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for heating a metal material in an industrial furnace. The present invention also relates to a method for upgrading an air burner-heated industrial furnace to increase combustion efficiency.

슬랩(slab)들, 빌렛(billet)들 및 블룸(bloom)들과 같은 금속 재료들은 보편적으로 공기 버너들을 사용하여 가열되는 공업용 노들에서 가열되며, 이 공업용 노들에서 연료의 연소는 버너에 의해 공급된 공기에 의해 발생한다. 역류로(counter-flow furnace)들에서, 연소 생성물들은 금속 재료의 운반 방향에 관하여 상류로 유동하며, 이에 의해 공기 버너들에 도달하는 재료를 가열한다. 이 같은 노들에서, 보편적으로 소위 다크 존(dark zone)이 있으며, 이 다크 존에 장입된 금속 재료는 노의 가열 존 또는 존들로 유입되기 전에 역류 유동하는 연소 가스들에 의해 예열된다.
Metallic materials such as slabs, billets and blooms are commonly heated in industrial furnaces heated using air burners in which the combustion of the fuel is carried out by means of a burner It is caused by air. In counter-flow furnaces, the combustion products flow upstream with respect to the direction of transport of the metallic material, thereby heating the material reaching the air burners. In such a furnace, there is a so-called dark zone in general, and the metal material charged into the dark zone is preheated by combustion gases flowing countercurrently before entering the furnace heating zones or zones.

문제점은 공기 연소가 비효율적이라는 것인데, 이는 다량의 질소가 그 프로세스에서 가열되기 때문이다. 따라서 위에서 설명된 노들 내의 공기를 대체하기 위하여 고-산소 산화제들을 사용하는 것이 바람직하다.
The problem is that air combustion is inefficient because a large amount of nitrogen is heated in the process. It is therefore desirable to use high-oxygen oxidants to replace the air in the furnace described above.

이 같은 노들에 대해, 공기 버너들을 소위 산소연료(oxyfuel) 버너들, 즉 공기가 아닌 고-산소 산화제가 공급되는 버너들로 대체하는 것이 제안되었다. 그러나, 설치하기에 비용이 많이 드는 이 같은 버너들에 부가하여, 이는 더 소량의 연소 생성물들이 노 및 다크 존을 통하여 유동하는 것을 초래하며 이에 따라 장입된 금속 제품들이 덜 효과적으로 예열된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 다크 존에서 천장을 낮추는 것이 제안되었으며 이에 의해 다크 존의 용적이 감소되고 연소 생성물들의 단위 용적당 다크 존 내의 금속 제품들의 예열 비율(preheating)을 향상시킨다. 그러나, 이는 다크 존의 하류의 주 노 공간(main furnace space) 내에 증가된 압력들을 초래하며 주 노 공간의 누출 위험을 증가시킨다.
For such furnaces, it has been proposed to replace air burners with so-called oxyfuel burners, i.e. burners supplied with a high-oxygen oxidant rather than air. However, in addition to such burners which are costly to install, this results in smaller amounts of combustion products flowing through the furnace and the dark zone, thereby resulting in less efficient preheating of the charged metal products. To solve this problem, it has been proposed to lower the ceiling in the dark zone, thereby reducing the dark zone volume and improving the preheating of the metal products in the dark zone per unit volume of combustion products. However, this results in increased pressures in the main furnace space downstream of the dark zone and increases the risk of leak in the main furnace space.

다른 가능성은 다크 존에 부가 버너들을 배열하는 것이다. 그러나, 이는 특히 다수의 노들이 상당히 넓기 때문에 비용이 많이 들고 복잡한 것으로 증명되었으며, 금속 재료 표면의 과열 위험 없이 예열하기 위하여 금속 제품들의 전체 폭에 걸쳐 균일한 가열을 얻는 것이 어렵다.
Another possibility is to arrange additional burners in the dark zone. However, this has proven to be costly and complex, especially because of the large number of nodules, and it is difficult to achieve uniform heating over the entire width of the metal articles to preheat without risk of overheating the surface of the metal material.

본 발명은 상술된 문제점들을 해결한다.
The present invention solves the above-mentioned problems.

이에 따라, 본 발명은 다크 존 및 상기 다크 존의 하류에 배열되는 하나 이상의 가열 존을 포함하는 공업용 노에서 금속 재료를 가열하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 가열 존은 하나 이상의 버너를 사용하여 가열되며, 상기 금속 재료는 다크 존을 통과한 다음 가열 존을 통하여 운반되며, 연소 가스들은 공업용 노를 통하여 하나 이상의 가열 존을 통과한 다음 다크 존을 통하여 역류 순환하며, 상기 하나 이상의 가열 존들 중 하나 이상의 가열 존 내의 연소의 람다 값, 즉 실제 산소-대-연료 비와 화학량론적 산소-대-연료 비의 비율이 1 미만(below one)이고, 85 중량% 이상의 산소를 포함하는 산화제가 하나 이상의 랜스(lance)를 통하여 다크 존으로 공급되어, 상기 산화제의 하나 이상의 스트림이 금속 재료를 향하여 지향되고 다크 존내의 상기 산화제는 하나 이상의 가열 존으로부터 발생하는 가연성 가스들을 연소한다.
Accordingly, the present invention relates to a method for heating a metal material in an industrial furnace comprising a dark zone and at least one heating zone arranged downstream of said dark zone, said heating zone being heated using one or more burners , The metallic material is passed through a dark zone and then through a heating zone, the combustion gases are passed through an industrial furnace through one or more heating zones and then backcurrent circulated through the dark zones, and one or more of the one or more heating zones The ratio of the actual oxygen-to-fuel ratio to the stoichiometric oxygen-to-fuel ratio is below one, and the oxidant containing at least 85% ) To direct one or more streams of the oxidant toward the metallic material and the oxidant in the dark zone And combusts combustible gases generated from at least one heating zone.

아래에서, 본 발명은 본 발명의 예시적인 실시예들 및 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.
In the following, the present invention will be described in detail with reference to exemplary embodiments of the present invention and the accompanying drawings.

도 1a는 공기 버너들을 사용하여 가열되는 종래의 공업용 노의 단순화되고 부분적으로 제거된 측면도이며,
도 1b는 도 1a의 노의 단순화되고 부분적으로 제거된 평면도이며,
도 2a는 본 발명에 따른 방법을 사용한 작동을 위해 배열된 공업용 노의 단순화되고 부분적으로 제거된 측면도이며,
도 2b는 도 2a의 노의 단순화되고 부분적으로 제거된 평면도이다.Figure 1a is a simplified, partially removed side view of a conventional industrial furnace heated using air burners,
1B is a simplified and partially removed plan view of the furnace of FIG. 1A,
Figure 2a is a simplified, partially removed side view of an industrial furnace arranged for operation using the method according to the invention,
Figure 2b is a simplified, partially removed plan view of the furnace of Figure 2a.

도 1a 및 도 1b는 공통 도면 번호들을 사용하여, 공업용 노(100)를 도시하며, 이 공업용 노는 버너(110)들에 의해 가열되고 다크 존(101) 및 두 개의 점화 가열 존(fired heating zone; 102, 103)을 포함한다. 상기 존(102, 103)들에 배열된 버너(110)들로부터의 고온 연소 가스들은 상기 노(100)를 통하여 역류, 일반적인 상류 방향(111)으로, 가열 존(103)을 통하여, 가열 존(102)을 통과한 다음 다크 존(101)을 통하는 순서로 순환한 다음 고온 연소 가스들은 연도(flue) 또는 굴뚝(104)을 통하여 흘러나온다. 버너(110)들은 공기 버너들일 수 있고, 이는 아래에 따른 개선에서 바람직한 케이스이지만, 산소-보조식 공기 버너들 또는 심지어 공기보다 더 많은 산소를 포함하는 산화제로 직접 구동되는 버너들을 포함하여, 다른 버너 타입들도 또한 가능하다. 공기 버너들을 구비한 이 같은 버너들의 혼합이 또한 예측 가능하다. 아래에서, 버너(110)들이 이 같은 상이한 타입들일 수 있다는 것이 이해된다.
1A and 1B illustrate an industrial furnace 100 using common reference numerals, which are heated by burners 110 and are divided into a dark zone 101 and two fired heating zones (not shown). 102, 103). The hot combustion gases from the burners 110 arranged in the zones 102 and 103 flow back through the furnace 100 in a generally upstream direction 111 through a heating zone 103, 102 and then through the dark zone 101, and then hot flue gases flow out through the flue or chimney 104. The burners 110 may be air burners, which is a preferred case in the improvement according to the following, but also includes burners directly driven by oxygen-assisted air burners or even with an oxidant containing more oxygen than air, Types are also possible. Mixing of such burners with air burners is also predictable. It is understood below that the burners 110 may be of such different types.

가열될 금속 재료(106)는 컨베이어 벨트 등(아래 참조)과 같은 운반 장치(105) 상에서 장입 지점(107)으로부터 배출 지점(108) 까지 상기 방향(111)에 반대인, 일반적인 하류 방향(109)으로 전달된다. 금속 재료가 블랭크(blank)들, 슬랩(slab)들 또는 빌렛(billet)들의 형태이며 바람직하게는 강, 바람직하게는 스테인리스 강, 바람직하게는 예를 들면 연마된 표면을 갖는 강 재료와 같이 저 방사율을 나타내는 강 재료로 구성된다. 즉, 이 같은 강철들은 본 발명의 방법에 의해 제공되는 개선된 열 에너지 전달 효율을 이용하기에 특히 적합하다. 노(100)는 바람직하게는 워킹 빔 노(walking beam furnace), 푸셔 노(pusher furnace) 또는 고리형 노(annular furnace)이며, 운반 장치(105)는 이에 따라 해당 노의 타입에 대해 적합한 타입이 된다.
The metal material 106 to be heated is conveyed in a generally downstream direction 109, opposite the direction 111, from the loading point 107 to the discharge point 108 on the conveying device 105, such as a conveyor belt or the like (see below) . The metal material is preferably in the form of blanks, slabs or billets and preferably has a low emissivity, such as steel material, preferably stainless steel, preferably with a polished surface, Of the steel material. That is, such steels are particularly suitable for utilizing the improved thermal energy transfer efficiency provided by the method of the present invention. The furnace 100 is preferably a walking beam furnace, a pusher furnace or an annular furnace, and the conveying device 105 is thus of a type suitable for the type of furnace concerned do.

여기서, 용어 "다크 존(dark zone)"은 바람직하게는 금속 재료(106)의 이동 방향(109)과 관련하여 하나 또는 수 개의 버너(110)들을 사용하여 가열되는 임의의 가열 존(102, 103)들의 상류에 배열되는 존으로서 해석되어야 한다. 바람직하게는, 다크 존(101)은 공업용 노(100) 내의 (방향(109)에서 볼 때) 모든 연료 공급 지점들의 상류에 배열된다. 다크 존(101)은 제 1 점화 가열 존(102)에 도달하기 전에 노(100) 내로 장입되어지는 금속 재료(106)를 예열하기 위해 배열된다.
Herein, the term "dark zone" preferably refers to any heating zone 102,103 that is heated using one or several burners 110 relative to the direction of movement 109 of the metal material 106 Quot;) < / RTI > Preferably, the dark zone 101 is arranged upstream of all the fuel supply points (as viewed in the direction 109) in the industrial furnace 100. The dark zone 101 is arranged to preheat the metal material 106 to be charged into the furnace 100 before reaching the first ignition heating zone 102.

양자 모두의 가열 존(102, 103)들은 이에 따라 노(100)의 측벽들을 따라 배열된 일련의 버너(110)들을 사용하여 가열된다. 바람직하게는, 버너들은 공기와 같은 공급된 산화제로 연소되는 고체, 액체 또는 기체 연료를 사용하여 작동되어 공간(102, 103)을 가열한다. 질소, 이산화탄소, 물 등을 포함하는 연소 생성물들은 방향(111)으로, 노(100)를 통하여 출구(104)를 향하여 상류로 역류 순환한다.
Both heating zones 102 and 103 are thus heated using a series of burners 110 arranged along the sidewalls of the furnace 100. Preferably, the burners are operated using solid, liquid or gaseous fuels burned with a supplied oxidizing agent such as air to heat the spaces 102, 103. The combustion products, including nitrogen, carbon dioxide, water, and the like, flow backward in the direction 111 upstream of the furnace 100 toward the outlet 104.

노가 단지 하나의 가열 존, 또는 세 개 이상의 가열 존들을 포함할 수 있다는 것이 구현된다.
It is realized that the furnace may comprise only one heating zone, or three or more heating zones.

공유된 도면 번호들을 구비하는 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 공업용 노(200)를 도시한다. 노(100)과 관련하여 언급된 것은 적용가능한 경우들에서 또한 노(200)에 관련하여 사실이다. 따라서, 노(100)와 유사하게 노(200)는 다크 존(201) 및 두 개의 가열 존(202, 203)들을 포함한다. 금속 재료(206)는 장입 입구 지점(207)으로부터 출구(208)로 운반 장치(205)에 의해 일반적인 방향(209)으로 운반된다. 가열 존(202, 203)들에 배열되는 일련의 버너(210)들로부터 발생되는 연소 가스들은 노(200)를 따라 일반적인 상류 방향(211)으로 역류 순환하고 연도 또는 굴뚝(204)을 통하여 배기된다. 버너(110)들과 유사하게, 버너(210)들은 바람직하게는 공기 버너들이며 가장 바람직하게는 단지 공기 버너들이지만 또한 공기보다 더 많은 산소를 포함하는 산화제에 의해 부분적으로 또는 완전히 구동될 수 있거나 보조될 수 있다.
2A and 2B, which are provided with shared reference numerals, illustrate an industrial furnace 200 according to the present invention. What is mentioned in connection with the furnace 100 is also true in relation to the furnace 200 in the applicable cases. Thus, similar to furnace 100, furnace 200 includes a dark zone 201 and two heating zones 202, 203. The metal material 206 is transported in a general direction 209 by the transport device 205 from the loading entrance point 207 to the exit 208. [ The combustion gases generated from the series of burners 210 arranged in the heating zones 202 and 203 are countercurrently circulated in the normal upstream direction 211 along the furnace 200 and exhausted through the flue or chimney 204 . Similar to burners 110, burners 210 are preferably air burners and most preferably only air burners, but may also be partially or fully driven by an oxidant containing more oxygen than air, .

아래에서, 종래의 노(100)와 본 발명에 따른 노(200) 사이의 차이들이 설명될 것이다.
In the following, differences between the conventional furnace 100 and the furnace 200 according to the present invention will be described.

본 발명에 따라, 상기 하나 이상의 가열 존(202, 203)들 중 하나 이상에서 연소의 람다 값은 1 미만이다. 람다 값은 실제 산소-대-연료 비와 화학 양론적 평형일 때 산소-대-연료 비의 비율이다. 도 1a 및 도 1b의 종래의 공업용 노(100)에서, 버너(110)들로 산소 및 연료의 공급이 평형이 맞춰져서 연소가 화학양론적 평형시 수행된다. 그러나, 이와 반대로, 노(200)의 존(202, 203)들을 가열하는 버너(210)들로 산소 및/또는 연료의 공급이 수정되어 비교적 적은 산소가 공급된 연료의 양에 관련하여 공급된다. 결론적으로, 가열 존(202)이 위치된 최상류로부터 다크 존(201) 내로 순환하는 결과적인 연소 가스들이 과잉 가연성 가스들을 운반할 것이다. 이 같은 가연성 가스들이 가열 존(202, 203)들 내의 연료의 불완전 연소로부터 초래되는, 비-연소 연료 가스들 및/또는 CO, H2 등의 형태의 가연성 가스들의 형태일 수 있는 것이 구현된다.
According to the present invention, the lambda value of the combustion in one or more of the one or more heating zones (202, 203) is less than one. The lambda value is the ratio of the oxygen-to-fuel ratio when it is stoichiometric to the actual oxygen-to-fuel ratio. In the conventional industrial furnace 100 of FIGS. 1A and 1B, the supply of oxygen and fuel to the burners 110 is balanced so that the combustion is performed at stoichiometric equilibrium. Conversely, however, the supply of oxygen and / or fuel to the burners 210 that heat the zones 202, 203 of the furnace 200 is modified and supplied in relation to the amount of fuel that is relatively less oxygen fed. Consequently, the resulting combustion gases circulating from the topmost stream where the heating zone 202 is located into the dark zone 201 will carry excess flammable gases. It is realized that such combustible gases can be in the form of non-combustible fuel gases and / or combustible gases in the form of CO, H 2, etc. resulting from incomplete combustion of the fuel within the heating zones 202, 203.

버너(210)가 공기 버너인 바람직한 실시예에서, 1 미만의 상기 람다 값이 상기 공기 버너(210)에 공급된 공기 양을 감소시킴으로써 달성되는 것이 이해된다.
It is understood that in the preferred embodiment where the burner 210 is an air burner, the lambda value of less than 1 is achieved by reducing the amount of air supplied to the air burner 210. [

더욱이, 본 발명에 따라, 85 중량% 이상, 바람직하게는 95 중량% 이상을 포함하는 산화제, 바람직하게는 공업적으로 순수한 산소는 다크 존(201) 내로 개방되어 배열된 하나 이상의 산화제 랜스(212)를 통하여 공급된다. 결과적으로, 상기 고 산소 산화제의 하나 이상의 스트림(213)은 금속 재료(206)를 향하여 지향된다. 또한, 상기 고-산소 산화제는 다크 존(201)에서 하나 이상의 상류 가열 존(202, 203)으로부터 발생되는 위에서 설명된 가연성 과잉 가스들을 연소할 것이다.
Furthermore, according to the present invention, an oxidizing agent, preferably industrially pure oxygen, comprising at least 85% by weight, preferably at least 95% by weight, of at least one oxidizing lance 212 which is open and arranged into the dark zone 201, Respectively. As a result, the at least one stream 213 of the high oxygen oxidant is directed towards the metallic material 206. In addition, the high-oxygen oxidant will burn the above-described flammable excess gases from the at least one upstream heating zone 202, 203 in the dark zone 201.

모든 가열 존(202, 203)들 및 다크 존(201)에서 연소를 합산한 총 연소가 화학양론적 평형에 또는 적어도 근(near) 화학양론적 평형까지 도달함으로써, 연소 생성물들이 연도(204)를 통하여 배기되기 전에 본질적으로 모든 연료가 연소되는 것이 바람직하다.
The total combustion summing up the combustion in all the heating zones 202, 203 and the dark zone 201 reaches a stoichiometric equilibrium or at least to a near stoichiometric equilibrium, It is desirable that essentially all of the fuel is combusted before being exhausted through.

버너들을 통하여 공급되는 산소의 양을 감소시키고, 다크 존에 랜스를 통해 유입된(lanced) 고 산소 산화제를 사용하여 산소의 더 작은 양들로부터 초래하는 감소된 양들의 산소를 대체함으로써, 질소 밸러스트가 감소하고, 이는 이어서 노(200)의 효율을 증가시킨다. 랜스를 통해 유입된 산화제가 가열 존(202, 203)들로부터의 가연성 가스들과 접촉할 때 발생하는 부가 연소는 다크 존에서의 온도 증가를 초래할 것이다. 이는 앞에서 언급된 바와 같이, 공기 버너(210)들을 산소연료 버너들로 대체할 때만 다크 존(201) 내의 금속 재료(206)에 대한 낮은 열 전달 속도들의 문제점을 해결한다.
By reducing the amount of oxygen supplied through the burners and replacing the reduced amounts of oxygen resulting from the smaller amounts of oxygen using a lanced high oxygen oxidant in the dark zone, Which in turn increases the efficiency of the furnace 200. The additional combustion that occurs when the oxidant introduced via the lance comes into contact with combustible gases from the heating zones 202, 203 will result in an increase in temperature in the dark zone. This solves the problem of low heat transfer rates for the metal material 206 in the dark zone 201 only when replacing the air burners 210 with oxygen fuel burners, as previously mentioned.

다크 존(201) 내의 연소가 가열 존(202, 203)들 내의 연소보다 낮은 등급의 연료(즉, 희석된 불완전 연소 생성물들)을 포함하며, 저급 연료는 위에서 설명된 연료를 직접적으로 포함하고, 다크 존(201) 내의 불꽃 온도는 또한 결과적으로 더 낮을 수 있다. 이는 적은 NOx 형성을 초래한다. 결과적으로, 프로세스의 총 NOx 양(footprint)은 대응하는 종래의 경우에 비해 감소될 수 있다.
The combustion in the dark zone 201 comprises a lower grade of fuel than the combustion in the heating zones 202 and 203 (i.e., diluted incomplete combustion products), the lower fuel directly containing the fuel described above, The flame temperature in the dark zone 201 may also be consequently lower. This results in low NO x formation. As a result, the total NO x footprint of the process can be reduced compared to the corresponding conventional case.

더욱이, 고-산소 산화제는 여전히 비교적 저온의 금속 재료(206)의 표면을 향하여 랜스를 통해 유입되기 때문에, 여분의 열은 상기 표면 상으로 지향되고, 이에 의해 금속 재료는 효과적으로 예열될 것이다.
Moreover, since the high-oxygen oxidant still flows through the lance toward the surface of the relatively low temperature metallic material 206, excess heat is directed onto the surface, whereby the metallic material will effectively preheat.

여전히 다크 존 내에 있는 동안 금속 재료(206)의 표면이 여전히 비교적 저온이라는 사실은 금속 재료의 표면을 과열하기가 쉽지 않게 한다.
The fact that the surface of the metallic material 206 is still relatively low while still in the dark zone makes it difficult to overheat the surface of the metallic material.

다른 한편, 고-산소 산화제의 랜스를 통한 유입(lancing)은 바람직하게는 상기 산화제가 금속 재료(206) 표면과 직접 접촉하는 것을 초래하지 않아야 한다. 바람직한 일 실시예에 따라, 한편으로 랜스를 통해 유입된 고 산소 산화제에서 산화제 랜스(212) 당 및 시간 단위당 랜스를 통해 유입된 산소의 양과 다른 한편 랜스(212) 오리피스와 금속 재료(206) 사이의 거리 관계는 랜스를 통해 유입된 산화제가 금속 재료(206)의 표면과 충돌하기 전에 랜스를 통해 유입된 산화제가 다크 존(201)에 존재하는 가연성 가스들과 혼합하고 이에 따라 혼합되지 않은 산화제가 금속 재료(206)와 직접 접촉하지 않는 것이다. 즉, 랜스를 통해 유입된 산소의 양은 충분히 작고 랜스(212) 오리피스와 금속 재료(206) 사이의 거리는 충분히 커서 산화제는 다크 존(201)에서 가연성 가스들과 충분히 혼합되어 본질적으로 혼합되지 않은 고 산소 산화제가 금속 재료(206) 표면에 도달하지 않는다. 상기 작은 양의 랜스를 통해 유입된 산소 및 랜스 오리피스(212)와 재료(206) 사이의 상기 큰 거리는 높아야 하는(아래 참조) 주어진 특정의 랜스를 통한 유입 속도 및 가능하게는 또한 랜스를 통해 유입된 산화제 내의 주어진 산소 농도가 설정되는 것이 바람직하다.
On the other hand, lancing of the high-oxygen oxidant through the lance should preferably not result in the oxidant contacting the surface of the metallic material 206 directly. According to one preferred embodiment, the amount of oxygen introduced through the lance per oxidant lance 212 and the lance per hour unit in the high oxygen oxidant introduced through the lance on the one hand and the amount of oxygen introduced through the lance between the lance 212 orifice and the metallic material 206 The distance relationship is such that the oxidant introduced through the lance mixes with the combustible gases present in the dark zone 201 before the oxidant introduced through the lance collides with the surface of the metallic material 206, But does not come into direct contact with the material 206. That is, the amount of oxygen introduced through the lance is sufficiently small and the distance between the lance 212 orifice and the metallic material 206 is sufficiently large such that the oxidant is sufficiently mixed with the combustible gases in the dark zone 201, The oxidizing agent does not reach the surface of the metal material 206. The large distance between the oxygen and the lance orifice 212 through the small amount of lance and the material 206 must be high (see below) and the rate of entry through the given lance and possibly also through the lance It is desirable that the given oxygen concentration in the oxidant be set.

랜스(212)의 방향으로 측정된 바와 같이, 랜스(212) 오리피스와 금속 재료(206) 사이의 거리(H)는 바람직하게는 1.5 미터 이상, 더 바람직하게는 2 미터 이상이다. 도 2a에서, 랜스(212)가 수직하게 지향되기 때문에 H는 수직 거리를 표시한다. 랜스가 기울어진 경우, 거리(H)는 수직하지 않은 방향으로 측정될 것이 구현된다.
The distance H between the lance 212 orifice and the metallic material 206 is preferably at least 1.5 meters, more preferably at least 2 meters, as measured in the direction of the lance 212. In Figure 2a, H represents the vertical distance since the lance 212 is oriented vertically. When the lance is tilted, the distance H is measured to be measured in a non-perpendicular direction.

이러한 방식으로, 랜스를 통한 유입 작용이 결과적으로 금속 재료의 과열 위험 없이 다크 존(201) 내의 고온 가스들을 금속 재료(206)의 표면을 향하여 밀어 넣을 것이다(push). 대신, "약한(soft)" 불꽃은 금속 재료(206)의 폭의 대부분 또는 본질적으로 전체 폭에 걸쳐 배열될 수 있어, 다크 존(201)을 통과하는 동안 금속 재료의 폭의 대부분 또는 본질적으로 전체 폭을 효과적으로 예열한다. 도면들에서, 불꽃은 연소 존(214)에 의해 예시되며, 연소 존을 통하여 랜스를 통해 유입된 산화제와 불완전하게 연소된 가스들 사이의 2차 연소가 일어난다.
In this manner, the inflow action through the lance will push the hot gases in the dark zone 201 toward the surface of the metal material 206 without risking overheating of the metal material. Instead, a "soft" spark can be arranged over most or essentially all of the width of the metal material 206, so that the majority of the width of the metal material, or essentially the entire Effectively preheats the width. In the figures, the flame is illustrated by the combustion zone 214, where a secondary combustion occurs between the oxidant introduced through the lance through the combustion zone and incompletely combusted gases.

이를 달성하기 위해, 고-산소 산화제 랜스(212)들의 방향(209)에 대해 본질적으로 수직하게 배열된 하나 이상의 열, 바람직하게는 두 개 이상의 본질적으로 평행한 열들이 각각의 열에서 3개 이상의 랜스들이 배열되는 것이 바람직하여, 방향(209)에 대해 수직하게 금속 재료(206)의 전체 폭에 걸쳐 고-산소 산화제의 본질적으로 균일한 농도를 달성한다.
In order to achieve this, one or more, preferably two or more, essentially parallel rows arranged essentially perpendicular to the direction 209 of the high-oxygen oxidant lances 212 are arranged in three or more lanes To achieve an essentially uniform concentration of the high-oxygen oxidant over the entire width of the metallic material 206 perpendicular to the direction 209. [

하나 이상의 이 같은 랜스(212)는 다크 존(201)의 천장에 배열되며, 산화제의 관련된 스트림(213)이 금속 재료(206) 표면을 향하여 본질적으로 하방으로 지향되는 것이 특히 바람직하다. 그러나, 스트림(213)은 또한 방향(209)으로 약간 기울어질 수 있어, 스트림(213)이 가열 존(202)을 향하여 수직선으로부터 오프셋된다. 적절한 각도들은 수직선으로부터 약 5 내지 15°이다. 루프-장착 랜스들이 다크 존(201)의 측벽들에 장착된 랜스들에 의해 보충될 수 있어, 금속 재료(206)를 둘러싸는 가스들의 더욱 더 균일한 온도 프로파일을 달성하는 것이 또한 구현된다.
It is particularly preferred that one or more such lances 212 are arranged on the ceiling of the dark zone 201 and the associated stream 213 of oxidant is directed essentially downwardly towards the surface of the metal material 206. Stream 213 may also be slightly tilted in direction 209 such that stream 213 is offset from the vertical line toward heating zone 202. [ Suitable angles are about 5 to 15 degrees from the vertical. It is also realized that the loop-mounted lances can be supplemented by lances mounted on the sidewalls of the dark zone 201 to achieve a more uniform temperature profile of the gases surrounding the metal material 206.

대안적으로, 랜스들이 기울어질 수 있어 랜스를 통해 유입된 고-산소 산화제는 노 가스들을 하류 방향(209)으로 추진한다. 이는 난류를 증가시키고 이에 의해 불꽃 크기를 증가시키며 이는 이어서 과열의 위험을 증가시킨다. 특히, 이 같이 기울어진 랜스들은 다크 존(201)의 최하류에 배열된 부분에서 유용할 수 있어 랜스를 통해 유입된 고-산소 산화제와 가열 존(202, 203)들로부터 도달하는 연소 생성물들의 혼합을 개선한다. 바람직한 래스를 통한 유입 각도들은 이 경우에 수직선에 대해 30°내지 45°이고 랜스(212) 오리피스가 하류 방향(209)을 향하여 기울어진다
Alternatively, the lances may be tilted so that the high-oxygen oxidant introduced through the lance pushes the furnace gases in the downstream direction 209. This increases the turbulence and thereby increases the flame size, which in turn increases the risk of overheating. In particular, such tilted lances may be useful in the furthest downstream portion of the dark zone 201 to allow mixing of the high-oxygen oxidant introduced through the lance and the combustion products coming from the heating zones 202, 203 . The inlet angles through the preferred lances are in this case 30 to 45 degrees with respect to the vertical and the lance 212 orifices are inclined toward the downstream direction 209

금속 재료(206) 표면을 과열하는 위험을 회피하기 위하여, 단지 총 공급된 산소의 작은 부분이 랜스를 통해 유입된 고-산소 산화제로부터 발생하는 것이 바람직하다. 바람직한 일 실시예에 따라, 랜스를 통해 유입된 고-산소 산화제 및 버너(210)에 의해 공급된 과잉 연료를 포함하는 연소 반응의 연소력(combustion power)은 노(200)의 총 연소력의 최고 약 10%이다. 이에 따라, 단위 시간당 공급된 산화제의 총 양은 단위 시간 당 다크 존(201)을 통하여 순환하는 연소 가스들의 양에 비해 작고, 바람직하게는 단지 용적의 1/10 내지 1/100이다.
In order to avoid the risk of overheating the surface of the metal material 206, it is preferred that only a small portion of the total supplied oxygen arises from the high-oxygen oxidant introduced through the lance. According to a preferred embodiment, the combustion power of the combustion reaction, including the high-oxygen oxidant introduced through the lance and the excess fuel supplied by the burner 210, is greater than the maximum combustion power of the furnace 200 It is about 10%. Accordingly, the total amount of the oxidizing agent supplied per unit time is smaller than the amount of the combustion gases circulating through the dark zone 201 per unit time, and is preferably 1/10 to 1/100 of the volume.

더욱이, 상기 또는 각각의 랜스(212)의 오리피스에서 산화제의 속도가 100 m/s 이상, 더욱 바람직하게는 300 m/s 내지 450 m/s인 것이 바람직하다. 비교적 작은 랜스 용적 및 높은 랜스를 통한 유입 속도(lancing velocity)들의 조합은 매우 높은 난류의 희박한 "약한" 불꽃(very high-turbulance, dilluted, "soft" flame)을 생성할 것이고 이 불꽃은 금속 재료(206)의 표면을 향하여 하방으로 밀어 넣어져(push), 과열 위험 없이 금속 재료의 표면을 효과적으로 예열한다. 약 200 내지 500 Nm3/h의 고-산소 산화제가 각각의 랜스를 통하여 제공되는 것이 바람직하다.
Moreover, it is preferred that the velocity of the oxidant in the orifices of the or each lance 212 is 100 m / s or higher, more preferably 300 m / s to 450 m / s. The combination of relatively small lance volumes and lancing velocities through the high lance will produce a very high turbulence, very high-turbulance, dilluted, and "soft" flame, 206) to effectively preheat the surface of the metal material without risk of overheating. It is preferred that about 200 to 500 Nm < 3 > / h of high-oxygen oxidant is provided through each lance.

특별한 바람직한 일 실시예에 따라, 노(100)와 같은, 종래의 노는 본 발명에 따른 작동이 개선된다. 즉, 개선 전에 하나 또는 수 개의 기존의 버너(110)들의 사용에 의해서만 가열되도록 배열되고 다크 존(101) 및 다크 존(101)의 하류에 배열된 하나 이상의 가열 존(102, 103)을 포함하고 가열 존(102, 103)이 상기 버너(110)들을 사용하여 가열되도록 배열되고 금속 재료(106)는 다크 존(101)을 통과한 다음 가열 존(102, 103)을 통하여 운반되고 연소 가스들은 노(100)를 통하여 가열 존(103 및 102)들을 통과한 다음 다크 존(101)을 통하여 역류 순환하는 공업용 노(100)는 다크 존(101)에 85% 이상, 바람직하게는 95% 이상, 바람직하게는 공업적으로 순수한 산소를 포함하는 스트림(213)을 공급하도록 배열되는 하나 이상의 산화제 랜스(212)를 공업용 노에 보충함으로써 개선된다. 이후, 노(100)는 도 2a 및 도 2b와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 작동된다. 이에 따라, 하나 이상의 버너(110)를 통해 공급된 산소의 양은 개선 전 작동에 비해 감소되며, 이에 의해 가열 존(102, 103)들의 람다 값이 감소되고 산소 공급에서의 결과적인 감소는 랜스를 통해 유입된 고-산소 산화제에 의해 보충된다. 바람직하게는, 산소 증가 상태에서 작동되는 상기 버너들의 총 산소 요구조건의 약 10% 내지 50%, 더 바람직하게는 약 20% 내지 30%는 랜스를 통해 유입된 고-산소 산화제에 의해 제공될 것이다.
In accordance with a particular preferred embodiment, a conventional furnace, such as furnace 100, is improved in operation according to the present invention. That is, one or more heating zones 102, 103 arranged to be heated only by the use of one or several conventional burners 110 before the improvement and arranged downstream of the dark zone 101 and the dark zone 101 Heating zones 102 and 103 are arranged to be heated using the burners 110 and the metallic material 106 is conveyed through the dark zone 101 and then through the heating zones 102 and 103, The industrial furnace 100 passing through the heating zones 103 and 102 through the heating zone 100 and then circulating back through the dark zone 101 is heated to 85% or higher, preferably 95% or higher, Is improved by replenishing one or more oxidant lances (212) to an industrial furnace that is arranged to supply a stream (213) containing industrially pure oxygen. Thereafter, the furnace 100 is operated as described above with respect to Figures 2A and 2B. Accordingly, the amount of oxygen supplied through the one or more burners 110 is reduced relative to the pre-evacuation operation, thereby reducing the lambda value of the heating zones 102, 103 and the resulting reduction in oxygen supply through the lance It is supplemented by the introduced high-oxygen oxidizer. Preferably, about 10% to 50%, more preferably about 20% to 30%, of the total oxygen requirement of the burners operating in the oxygen increase state will be provided by the high-oxygen oxidant introduced through the lance .

하나 이상의 기존의 버너(110)들 중 하나 이상이 기존의 공기 버너인 바람직한 실시예에서, 상기 감소되는 공급된 산소 양이 상기 하나 이상의 기존의 공기 버너에 공급된 공기의 양을 감소함으로써 달성되는 것이 이해된다.
In a preferred embodiment in which one or more of the one or more conventional burners 110 is a conventional air burner, the reduced amount of oxygen supplied is achieved by reducing the amount of air supplied to the one or more existing air burners I understand.

이 같은 개선은 버너(110)들 중 일부 또는 모두를 대응하는 산소연료 버너들로의 대체에 비해 매우 비용 효율적이어서, 초기에 논의된 문제점들을 해결한다.
Such an improvement is very cost effective as compared to replacing some or all of the burners 110 with corresponding oxygen fuel burners, thereby solving the problems discussed earlier.

연도(104)를 통하여 누출하는 연소 가스들의 총 양들이 주어진 총 연소력에서의 개선 전보다 작을 것이기 때문에, 작동 동안 시간 단위당 장입된 금속 재료(106)의 양이 개선 전 작동에 비해 증가되어, 다크 존(201)으로부터 연도 가스 출구(104)에서의 본질적으로 동일한 연도 가스 온도를 유지하는 것이 바람직하다. 즉, 고-산소 산화제의 도입에 의해 유발된 효율 증가는 바람직하게는 사용된 연료의 양을 감소시키지 않고 생산율을 증가시키기 위해 사용된다.
The amount of metal material 106 charged per unit time during operation is increased relative to the pre-enhance operation, since the total amount of leaking gas gases through the flue 104 will be smaller than before the improvement in the given total burnup force, It is desirable to maintain essentially the same flue gas temperature at the flue gas outlet 104 from the flue gas outlet 201. That is, the increase in efficiency caused by the introduction of the high-oxygen oxidant is preferably used to increase the production rate without reducing the amount of fuel used.

버너(210)들에 제공된 산소의 위에서 설명된 감소 대신, 또는 이에 부가하여, 시간 단위당 가열 존(202, 203)들에 제공된 위에서 설명된 연료의 양은 상기 람다 값들을 1 미만으로 달성하도록 증가될 수 있다.
Instead of or in addition to the above described reduction of oxygen provided to the burners 210, the amount of fuel described above provided in the heating zones 202, 203 per unit of time can be increased to achieve the lambda values below 1 have.

더욱이, 출구(104)에서 가스 온도가 약 800 내지 900℃로 유지하도록 장입 속도가 조정되는 것이 바람직하다.
Moreover, it is desirable that the charging rate is adjusted so that the gas temperature at the outlet 104 is maintained at about 800 to 900 占 폚.

일 예로서, 3개의 가열 존들을 구비한 공기 버너 점화 노(재료 운반 방향 Z1 = 20 MW, Z2 = 20 MW 및 Z3 = 5 MW의 순서로)는 다크 존의 루프에서 고-산소 산화제 랜스들을 장착함으로써 본 발명에 따라 개선되었다.
As an example, an air burner firing furnace with three heating zones (in the order of material carrying direction Z1 = 20 MW, Z2 = 20 MW and Z3 = 5 MW) is equipped with high- Thereby improving the present invention.

개선 후, 최 하류에 배열된 존(Z2 및 Z3)들은 26819 Nm3/h 공기 및 2457 Nm3/h 천연 가스(총 연소력 25 MW)로 종래 방식으로 점화되었다. 결과적인 연소 생성물들은 아래의 조성을 가졌다:
After improvement, the zone (Z2 and Z3) arranged at the most downstream were ignited in a conventional manner to 26819 Nm 3 / h and air 2457 Nm 3 / h of natural gas (total burning power 25 MW). The resulting combustion products had the following composition:

Figure pat00001

Figure pat00001

존(Z2 및 Z3)에 비해, 원래의 20 MW 존(Z1)은 산소 부족 상태로 점화되어서, 단지 18 MW가 기존의 공기 버너들을 통해 공급된 공기로 연소되었다. 1966 Nm3/h 천연 가스는 17745 Nm3/h 공기로 점화되었다. 존(Z1)에서 람다=0.924를 갖는, 이러한 연소로부터 초래되는 연소 가스들은 아래 조성을 갖는다:
Compared to zones Z2 and Z3, the original 20 MW zone Z1 was ignited in an oxygen deficient state, with only 18 MW burned into the air supplied through conventional air burners. 1966 Nm 3 / h Natural gas was ignited with 17745 Nm 3 / h air. The combustion gases resulting from this combustion, with lambda = 0.924 in zone Z1, have the following composition:

Figure pat00002

Figure pat00002

불완전하게 연소된, 가연성 가스들(CO 및 H2) 의 결과적인 함량은 2 MW에 대응하고 이는 다크 존에서 320 Nm3/h 랜스를 통해 유입된 공업적으로 순수한 산소를 사용하여 연소되었다. 최종의, 총 연소 생성물들의 조성은 아래와 같다:
The resulting content of incompletely combustible, combustible gases (CO and H 2 ) corresponded to 2 MW, which was burned using industrially pure oxygen introduced through a 320 Nm 3 / h lance in the dark zone. The final composition of total combustion products is as follows:

Figure pat00003

Figure pat00003

위에서, 바람직한 실시예들이 설명되었다. 그러나, 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않으면서 설명된 실시예들에 대한 다수의 수정들이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백하다.
In the above, preferred embodiments have been described. However, it will be apparent to those skilled in the art that numerous modifications may be made to the embodiments described without departing from the spirit of the invention.

일 예로서, 다크 존에서의 고-산소 산화제 랜스들의 도입은 또한 노의 길이를 따른 온도 프로파일에 대한 증가된 제어를 초래한다. 이 같은 랜스들의 수 개의 열들이 설치되는 경우, 각각의 이 같은 열을 통한 랜스를 통하여 유입된 고-산소 산화제의 양이 바람직한 이 같은 온도 프로파일에 따라 조정될 수 있다. 또한, 랜스를 통한 유입을 통해 공급된 총 산소의 비율은 다크 존에서의 바람직한 예열에 따라 작동 동안 또는 배치(batch)들 사이에서 조정될 수 있다.
As an example, the introduction of high-oxygen oxidant lances in the dark zone also results in increased control over the temperature profile along the length of the furnace. When several rows of such lances are installed, the amount of high-oxygen oxidant introduced through the lances through each such row can be adjusted according to such desired temperature profile. In addition, the ratio of the total oxygen supplied through the inlet through the lance can be adjusted during operation or between batches according to the desired preheating in the dark zone.

이에 따라, 본 발명은 설명된 실시예들로 제한되지 않아야 하며 동봉된 청구범위의 범주 내에서 변화될 수 있어야 한다.Accordingly, the invention is not to be limited to the embodiments shown, but should be able to be varied within the scope of the appended claims.

Claims (14)

다크 존(dark zone; 201) 및 상기 다크 존(201)의 하류에 배열되는 하나 이상의 가열 존(202, 203)을 포함하는 공업용 노(200) 내의 금속 재료(206) 가열 방법으로서,
상기 가열 존(202, 203)은 하나 이상의 버너(210)를 사용하여 가열되며, 상기 다크 존(201)은 상기 공업용 노 내의 모든 연료 공급 지점들의 상류에 배열되며, 상기 금속 재료(206)는 상기 다크 존(201)을 통과한 다음 상기 가열 존(202, 203)을 통하여 운반되고, 연소 가스들이 상기 공업용 노(200)를 통하여 상기 하나 이상의 가열 존(202, 203)을 통과한 다음 상기 다크 존(201)을 통하여 역류 순환하는, 공업용 노 내의 금속 재료 가열 방법에 있어서,
상기 하나 이상의 가열 존(202, 203)들 중 하나 이상에서의 연소의 람다 값, 즉 실제 산소-대-연료 비와 상기 화학양론적 산소-대-연료 비의 비율은 1 미만이며, 85 중량% 이상의 산소를 포함하는 산화제가 하나 이상의 랜스(212)를 통하여 다크 존(201) 내로 공급되어, 상기 산화제의 하나 이상의 스트림(213)은 상기 금속 재료(206)를 향하여 지향되고 상기 다크 존(201) 내의 상기 산화제는 상기 하나 이상의 가열 존(202, 203)으로부터 발생하는 가연성 가스들을 연소하는 것을 특징으로 하는,
공업용 노 내의 금속 재료 가열 방법.
A method of heating a metal material (206) in an industrial furnace (200) comprising a dark zone (201) and at least one heating zone (202, 203) arranged downstream of the dark zone (201)
The heating zones 202 and 203 are heated using one or more burners 210 and the dark zone 201 is arranged upstream of all the fuel supply points in the industrial furnace, Is passed through the dark zone 201 and then through the heating zones 202 and 203 and the combustion gases are passed through the furnace 200 through the at least one heating zone 202 and 203, (201), the method comprising the steps of:
The ratio of the combustion to the stoichiometric oxygen-to-fuel ratio and the stoichiometric oxygen-to-fuel ratio in one or more of the one or more heating zones 202, 203 is less than 1, Is supplied into the dark zone 201 through one or more lances 212 such that at least one stream 213 of the oxidizer is directed toward the metal material 206 and is directed toward the dark zone 201, Characterized in that said oxidizing agent in said one or more heating zones (202, 203) burns combustible gases.
Method for heating metallic materials in industrial furnaces.
제 1 항에 있어서,
상기 버너(210)는 공기 버너이고, 1 미만의 상기 람다 값은 상기 공기 버너에 공급된 공기의 양을 감소시킴으로써 달성되는 것을 특징으로 하는,
공업용 노 내의 금속 재료 가열 방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the burner (210) is an air burner and the lambda value of less than 1 is achieved by reducing the amount of air supplied to the air burner
Method for heating metallic materials in industrial furnaces.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 하나 이상의 랜스(212)는 상기 다크 존(201)의 천장에 배열되고, 상기 산화제의 하나 이상의 스트림(213)은 상기 금속 재료(206)를 향하여 하방으로 지향되는 것을 특징으로 하는,
공업용 노 내의 금속 재료 가열 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Characterized in that said at least one lance (212) is arranged in the ceiling of said dark zone (201) and at least one stream (213) of said oxidant is directed downwardly towards said metallic material (206)
Method for heating metallic materials in industrial furnaces.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 가열 존(202, 203)에 제공된 과잉 연료 및 상기 산화제를 포함하는 연소의 연소력(combustion power)은 상기 공업용 노(200)의 총 연소력의 최고 약 10%인 것을 특징으로 하는,
공업용 노 내의 금속 재료 가열 방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Characterized in that the combustion power of the combustion including the excess fuel and the oxidant provided in the at least one heating zone (202, 203) is at most about 10% of the total burning power of the industrial furnace (200)
Method for heating metallic materials in industrial furnaces.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공업용 노(200)는 워킹 빔 노(walking beam furnace), 푸셔 노(pusher furnace) 또는 고리형 노(annular furnace)인 것을 특징으로 하는,
공업용 노 내의 금속 재료 가열 방법.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the industrial furnace 200 is a walking beam furnace, a pusher furnace, or an annular furnace.
Method for heating metallic materials in industrial furnaces.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
한편으로 랜스를 통해 유입된 고-산소 산화제 내의 시간 단위당 그리고 산화제 랜스당 랜스를 통해 유입된 산소의 양과 다른 한편으로 각각의 랜스(212) 오리피스와 금속 재료(206) 사이의 거리 사이의 관계는 주어진 랜스를 통한 유입 속도(lancing velocity)에 대해, 상기 산화제가 금속 재료(206)의 표면과 충돌하기 전에 상기 산화제가 상기 다크 존(201) 내에 존재하는 가연성 가스와 혼합하고 본질적으로 혼합되지 않은 산화제가 상기 금속 재료(206)와 직접 접촉하지 않는 정도인 것을 특징으로 하는,
공업용 노 내의 금속 재료 가열 방법.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
On the one hand, the relationship between the amount of oxygen entering the high-oxygen oxidant through the lance and the amount of oxygen entering the lance per oxidant lance, on the other hand, the distance between each lance 212 orifice and the metallic material 206, For the lancing velocity through the lance, the oxidant is mixed with the combustible gas present in the dark zone 201 before the oxidant impinges on the surface of the metallic material 206, and an essentially unmixed oxidant Is not in direct contact with the metallic material (206)
Method for heating metallic materials in industrial furnaces.
제 6 항에 있어서,
상기 랜스를 통한 유입 방향(lancing direction)으로 측정된 상기 금속 재료(206)와 상기 랜스(212) 오리피스 사이의 거리(H)는 2 미터 이상인 것을 특징으로 하는,
공업용 노 내의 금속 재료 가열 방법.
The method according to claim 6,
Characterized in that the distance (H) between the metal material (206) and the lance (212) orifice measured in a lancing direction through the lance is 2 meters or more.
Method for heating metallic materials in industrial furnaces.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 랜스(212)의 오리피스에서 상기 산화제의 속도는 100 m/s 이상인 것을 특징으로 하는,
공업용 노 내의 금속 재료 가열 방법.
8. The method according to claim 6 or 7,
Characterized in that the velocity of the oxidant in the orifice of the lance (212) is at least 100 m / s.
Method for heating metallic materials in industrial furnaces.
제 8 항에 있어서,
상기 랜스(212)의 오리피스에서 산화제의 속도는 300 m/s 내지 450 m/s인 것을 특징으로 하는,
공업용 노 내의 금속 재료 가열 방법.
9. The method of claim 8,
Characterized in that the velocity of the oxidant in the orifice of the lance (212) is between 300 m / s and 450 m / s.
Method for heating metallic materials in industrial furnaces.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산화제는 95% 이상의 산소를 포함하는 것을 특징으로 하는,
공업용 노 내의 금속 재료 가열 방법.
10. The method according to any one of claims 1 to 9,
Characterized in that the oxidizing agent comprises at least 95% oxygen.
Method for heating metallic materials in industrial furnaces.
기존의 공업용 노(100)의 개선(upgrade) 방법으로서,
상기 공업용 노(100)는 개선 전에 하나 또는 수 개의 기존 버너(110)들의 사용에 의해서만 가열되도록 배열되고 다크 존(101) 및 상기 다크 존(101)의 하류에 배열되는 하나 이상의 가열 존(102, 103)을 포함하고, 상기 가열 존(102, 103)은 하나 이상의 버너(110)를 사용하여 가열되도록 배열되고, 가열될 금속 재료(106)는 상기 다크 존(101)을 통과한 다음 상기 가열 존(202, 203)을 통하여 운반되고, 연소 가스들이 상기 공업용 노(100)를 통하여 상기 하나 이상의 가열 존(102, 103)을 통과한 다음 상기 다크 존(101)을 통하여 역류 순환하도록 배열되는, 기존의 공업용 노의 개선 방법에 있어서,
상기 공업용 노(100)는 85% 이상의 산소를 포함하는 산화제의 스트림(213)을 상기 다크 존(100)으로 공급하도록 배열된 하나 이상의 산화제 랜스(212)에 의해 보충되고, 이어서 상기 공업용 노(100)는 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 방법에 따라 작동되고, 이에 의해 상기 하나 이상의 기존 버너(110)를 통해 공급되는 산소의 양은 개선 전 작동에 비해 감소되고 산소 공급에서의 결과적인 감소는 랜스를 통해 유입된 산화제에 의해 보충되는 것을 특징으로 하는,
기존의 공업용 노의 개선 방법.
As an existing method for upgrading the industrial furnace 100,
The industrial furnace 100 is arranged to be heated only by the use of one or several existing burners 110 prior to the improvement and to the dark zone 101 and the at least one heating zone 102, Wherein the heating zones 102 and 103 are arranged to be heated using one or more burners 110 and the metal material 106 to be heated is passed through the dark zone 101, (102, 103) through the furnace (100) and then arranged to countercurrently circulate through the dark zone (101) through the furnace (100) In an improvement method of an industrial furnace,
The industrial furnace 100 is supplemented by one or more oxidant lances 212 arranged to supply a stream 213 of oxidant containing more than 85% oxygen to the dark zone 100, ) Is operated in accordance with the method of any one of claims 1 to 10, whereby the amount of oxygen supplied through the one or more conventional burners (110) is reduced relative to the pre-enhancement operation and the resulting decrease in oxygen supply Is supplemented by an oxidant introduced through the lance.
Improvement of existing industrial furnace.
제 11 항에 있어서,
상기 하나 이상의 기존 버너(110)들 중 하나 이상은 기존 공기 버너이고, 상기 감소된 산소 공급 양은 상기 하나 이상의 기존 공기 버너에 공급된 공기의 양을 감소함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는,
기존의 공업용 노의 개선 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein at least one of said one or more conventional burners (110) is a conventional air burner and said reduced oxygen supply amount is achieved by reducing the amount of air supplied to said one or more existing air burners.
Improvement of existing industrial furnace.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 작동 동안 단위 시간당 장입된 금속 재료(106)의 양은 개선 전 작동에 비해 증가되어, 상기 다크 존(101)으로부터 연도 가스 출구(104)에서 본질적으로 동일한 연도 가스 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는,
기존의 공업용 노의 개선 방법.
13. The method according to claim 11 or 12,
An amount of metal material (106) charged per unit time during operation according to any one of claims 1 to 9 is increased relative to pre-enhancement operation, such that the amount of metal material (106) introduced from the dark zone (101) Characterized in that the same flue gas temperature is maintained.
Improvement of existing industrial furnace.
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 랜스(212)는 상기 다크 존(101)의 천장에 배열되어, 상기 산화제의 스트림(213)이 상기 금속 재료(106)를 향하여 하방으로 지향되도록 배열되는 것을 특징으로 하는,
기존의 공업용 노의 개선 방법.14. The method according to any one of claims 11 to 13,
Characterized in that the lance (212) is arranged in the ceiling of the dark zone (101) such that the stream of oxidant (213) is directed downwardly towards the metal material (106)
Improvement of existing industrial furnace.
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EP3412999B1 (en) * 2017-06-06 2019-11-20 Linde Aktiengesellschaft Method and device for heating a furnace
WO2019007473A1 (en) * 2017-07-03 2019-01-10 Linde Aktiengesellschaft Method and system for analysing a fuel gas
EP3839340A1 (en) * 2019-12-18 2021-06-23 Linde GmbH Method and device for heating a furnace
IT202000013285A1 (en) * 2020-06-04 2021-12-04 Danieli Off Mecc PROCEDURE AND APPARATUS FOR HEATING STEEL PRODUCTS

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2722272B1 (en) * 1994-07-08 1996-08-23 Air Liquide COMBUSTION ASSEMBLY FOR AN OVEN AND METHOD FOR OPERATING THE SAME
FR2813893B1 (en) * 2000-09-08 2003-03-21 Air Liquide METHOD FOR HEATING METALLURGICAL PRODUCTS
SE533967C2 (en) * 2009-03-20 2011-03-15 Aga Ab Process for homogenizing the heat distribution and reducing the amount of NOx in combustion
SE535197C2 (en) * 2010-09-30 2012-05-15 Linde Ag Procedure for combustion in an industrial furnace
EP2645036B1 (en) * 2012-03-27 2014-01-29 Linde Aktiengesellschaft Method for heating a metal slab

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