專利名稱：氧氣注入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向位于冶金爐內(nèi)的熔化物內(nèi)注入超音速氧氣射流的方 法，其中氣氣射流從噴嘴的匯聚-發(fā)散通道以超音速的速度排出而作 為結(jié)構(gòu)化射流的部分，結(jié)構(gòu)化射流具有包括燃料和氧氣的混合物的外 圃周區(qū)域，混合物在爐內(nèi)氣氛內(nèi)且不在噴嘴內(nèi)自動(dòng)點(diǎn)燃且燃燒以形成 火焰包閨物來(lái)抑制氣氣射流的速度衰減和濃度衰減。
背景技術(shù)：
典型地將氣氣注入到熔融的金屬熔池內(nèi)以用于例如鋼精煉的目
的.例如，在電孤爐(EAF)中和堿性氧氣爐(basic oxygen furnace) (BOF)中通過(guò)向包括鐵和廢料的熔化物中注入氧氣來(lái)精煉鋼.注入 的氧氣與碳、硅、錳、鐵和包括磷的雜質(zhì)起反應(yīng)，以調(diào)整熔化物的碳 含量且去除雜質(zhì).氣化反應(yīng)在熔化物的頂上產(chǎn)生了爐渣層.為其他目 的注入氧氣，例如為熔煉銅、鉛和鋅的目的。
重要的是氧氣穿透熔融的金屬熔池.在BOF中，在爐渣層中過(guò)量 的氧氣的反應(yīng)引起不受控的起泡，這導(dǎo)致了材料從轉(zhuǎn)爐中的浪費(fèi)的噴 出，即稱為"濺溢"的現(xiàn)象。在EAF中，氧氣穿透不足可能引起不希 望的碳電極的氧化，這導(dǎo)致了增加的運(yùn)行成本。另外，來(lái)自冶金噴槍 的深的氧氣穿透將產(chǎn)生有益的對(duì)熔融金屬的攪拌動(dòng)作。
為實(shí)現(xiàn)深穿透，冶金噴槍必須放置為盡可能靠近熔化物的表面。 這帶來(lái)的問(wèn)題是因?yàn)樵谌廴诮饘俦砻嫣幧傻膹?qiáng)烈的熱導(dǎo)致噴槍的使 用壽命非常短.另一個(gè)問(wèn)題是因?yàn)閲姌屵^(guò)熱而將水冷卻刑釋放到熔爐;
內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)的增加，水冷卻劑可導(dǎo)致激烈的且危險(xiǎn)的與熔化物的反應(yīng)。 形成在熔融金屬噴槍上的沉積物也將降低噴槍的使用壽命。另 一個(gè)有 害的效杲是熔融金屬和爐法能飛濺，這導(dǎo)致了產(chǎn)品的損失和熔爐維護(hù) 的問(wèn)題。
為避免將冶金噴槍靠近熔化物表面放置，希望的是氣氣從冶金噴 槍以盡可能高的速度排出，使得氧氣能穿透熔融金屬而同時(shí)噴槍可以
定位在熔化物上方處。然而，當(dāng)從冶金噴槍排出氧氣射流時(shí)，氣氣射
流將與爐內(nèi)氣氛相互作用。這樣的相互作用導(dǎo)致氧氣射流的速度和濃 度的衰減，和作為結(jié)果的氧氣射流穿透熔融金屬熔池的能力的下降。
為克服此問(wèn)題，已知提供包圍了氧氣射流的火焰包圍物或火焰軍
來(lái)抑制速度衰減.例如，在美國(guó)專利US 3，427，151中將氧氣引入到提 供有中心通道的噴嘴內(nèi)，中心通道具有收縮以實(shí)現(xiàn)在收縮處的音速速 度和從噴嘴排出的氧氣射流的音速速度。補(bǔ)充氧氣和燃料從閨繞中心 通道的氣氣通道和燃料通道的同心環(huán)噴出以產(chǎn)生圍繞中心氣氣射流的 火焰包閨物.
美國(guó)專利5，599，375披露了具有中心匯聚-發(fā)散通道的燃燒器/注 入器，以將氧氣注入到燃燒室內(nèi)。燃料通路圍繞匯聚-發(fā)散通道以將 燃料注入到燃燒室內(nèi)。次級(jí)氧氣通路圍繞燃料通路以在燃燒室內(nèi)引入 第二氣化氣體。當(dāng)燃燒器注入器以燃料燃燒模式運(yùn)行時(shí)，燃料在燃燒 室內(nèi)與在中心注入的氧氣和笫二氧化氣體一起燃燒。這造成了廢料加. 熱和熔融火焰通過(guò)燃燒室引導(dǎo)向待熔融的廢料。 一旦廢料的小部分熔 融，則降低燃料流且增加氧氣流以造成高度地氧化火焰，高度地氧化 火焰迅速地與已預(yù)熱的廢料反應(yīng)以通過(guò)從放熱氧化中釋放的熱來(lái)熔融 另外的廢料。燃料流然后進(jìn)一步降低或完全地消除，且從匯聚-發(fā)散 噴嘴排出的氧氣流進(jìn)一步大體上增加，優(yōu)選地增加到超音速速度，以 與位于更遠(yuǎn)離燃燒器/注入器的已預(yù)熱的廢料的另外的部分反應(yīng)。
如可認(rèn)識(shí)到，僅具有收縮的通道且無(wú)匯聚-發(fā)散通道的美國(guó)專利 US 3,427,151不能發(fā)射超音速氧氣射流。雖然美國(guó)專利5,599,375利用 了匯聚-發(fā)散通道以產(chǎn)生超音速氧氣射流，但因?yàn)樽⑷牒苌俚娜剂匣?不注入燃料而不使用火焰包閨物，且因此超音速氧氣射流將因?yàn)樯淞?與爐內(nèi)氣氛的相互作用而迅速地衰減。
為解決這些問(wèn)題，美國(guó)專利US 5，814，125提供了將氣體注入到例 如熔融的鐵的液體熔化物中的方法。根據(jù)此方法，在具有匯聚-發(fā)散 通道的噴嘴內(nèi)造成超音速氧氣射流。超音速氧氣射流被火焰包圍物圍 繞，火焰包圍物通過(guò)從圍繞了中心匯聚-發(fā)散通道的通路的內(nèi)和外同 心布置噴出燃料和氣氣所生成?；鹧孳娨种屏顺羲傺鯕馍淞鞯乃俣?衰減，且允許氧氣以超音速速度沖擊到在20個(gè)噴嘴直徑或更遠(yuǎn)處的液 體熔化物表面。在美國(guó)專利US 6，604，937中，例如氧氣的氣體可以通 過(guò)多個(gè)成向外的角度的匯聚-發(fā)散噴嘴，以生成具有超音速速度的射
流，用于為精煉目的注入到熔融金屬。端口環(huán)圍繞匯聚-發(fā)散噴嘴， 用于交替地噴出燃料和氧化劑，以支持燃料的燃燒。這樣的燃燒產(chǎn)生 了單個(gè)的火焰包閨物以圍繞射流，且因此抑制了射流的速度的表減。 即使當(dāng)用火焰軍住的超音速氧氣射流從注入器或噴槍中噴出時(shí)，
例如以上在美國(guó)專利US 5，814，125或US 6，604，937中描述，熔融金屬和 爐渣也可以形成已知為渣殼的沉積物，渣殼能阻塞燃料和氧氣從中噴 出的通路的開口.這樣的增長(zhǎng)能干擾火焰革的形成且因此降低射流的 用途或使射流無(wú)效。為解決此問(wèn)題，在公開的日本專利申請(qǐng)2002-288,115中披露了具有匯聚-發(fā)散通道的水冷噴槍組件，以從噴槍尖端 噴出超音速氧氣射流。超音速氧氣射流被火焰圍繞，火焰在中心匯聚 -發(fā)散通道內(nèi)通過(guò)在通道內(nèi)內(nèi)部注入的燃料產(chǎn)生，內(nèi)部注入的燃料在 通道內(nèi)燃燒。為穩(wěn)定火焰，在通道的匯聚段的端部和噴嘴面之間連通 的噴嘴的直段提供有圃周溝槽，燃料和氧氣在溝槽內(nèi)收集、減速且當(dāng) 點(diǎn)燃時(shí)燃燒。
噴嘴內(nèi)發(fā)生的燃燒可能引起潛在的安全性和運(yùn)行問(wèn)題。燃料的燃 燒是放熱氧化反應(yīng)，該氧化反應(yīng)能使噴嘴本身退化而最終引起或迅速 地引起災(zāi)難性的故障。這樣的退化能負(fù)面地影響噴槍的壽命且增加將 能與熔化物劇烈地反應(yīng)的水冷卻劑釋放到熔爐內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn).存在與在受 限空間內(nèi)混合碳?xì)寤衔锖脱鯕庀嚓P(guān)的安全性危險(xiǎn)，其中能造成即使 非爆炸性的也是可燃性的混合物。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到與必要的 點(diǎn)燃、燃燒穩(wěn)定性和火焰監(jiān)控過(guò)程相關(guān)的困難。
如上所述，本發(fā)明提供了向熔融金屬內(nèi)注入超音速氧氣射流的方 法，該方法優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，且實(shí)際上即使未消除也最小化了在以上所 述的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備中確定的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了將氧氣注入到位于具有加熱的爐內(nèi)氣氛的冶金爐內(nèi): 的熔化物內(nèi)的方法.
根據(jù)本方法，將氧氣流引入到噴嘴內(nèi)，噴嘴具有匯聚-發(fā)散構(gòu)造 的通道。應(yīng)注意的是，整個(gè)通道不必具有匯聚-發(fā)散構(gòu)造，且實(shí)際上 根據(jù)本發(fā)明的通道可以具有匯聚-發(fā)散構(gòu)造的部分，其后跟隨延伸到 噴嘴面的直圃柱部分。此外，在此處且在權(quán)利要求書中使用的術(shù)語(yǔ)"氧
氣流"包括均勻地共混的流，流的氧氣純度為至少大約35%體積百分 比，剩余的是例如氣的情性氣體。然而，在氧氣煉鋼中，氧氣濃度為 大約90%且更高是優(yōu)選的。包括氫類的燃料在通道的內(nèi)圓周位置處注 入到氣氣流內(nèi)，通道的內(nèi)圃周位置完全地位于通道內(nèi).在這點(diǎn)上，術(shù) 語(yǔ)"氦類"意味著分子氬或包括氫的分子或包括氫原子的任何物質(zhì)， 或它們的組合。作為結(jié)果，包括組合的燃料和氧氣的流在通道內(nèi)形成， 它具有包括外圃周區(qū)域和內(nèi)中心區(qū)域的結(jié)構(gòu)，外圓周區(qū)域包括氧氣和 燃料的混合物且內(nèi)中心區(qū)域被外圓周區(qū)域包圍且包括氧氣而基本上無(wú) 燃料.
氧氣流以臨界壓力或高于臨界壓力引入到通道的入口段內(nèi)。作為 結(jié)果，在通道的中心喉部段內(nèi)建立了阻流條件，包括組合的燃料和氧 氣的流在通道的發(fā)散段內(nèi)被加速到超音速速度，且包括組合的燃料和 氣氣的流作為結(jié)構(gòu)化射流從噴嘴排出到爐內(nèi)氣氛。結(jié)構(gòu)化射流具有包 括組合的燃料和氧氣的流的結(jié)構(gòu)，且當(dāng)從噴嘴排出時(shí)具有超音速速 度.
通過(guò)不引入點(diǎn)燃源且為通道提供不被任何不連續(xù)部中斷的內(nèi)表面 來(lái)防止燃料在通道內(nèi)時(shí)的點(diǎn)燃和燃燒，否則在不連續(xù)部中外圓周區(qū)域 將可能減速且為燃料的穩(wěn)定燃燒提供位置。
產(chǎn)生了火焰包圍物，它圍繞從結(jié)構(gòu)化射流的內(nèi)中心區(qū)域形成的氧 氣射流，且其最初具有超音速速度，火焰包圍物抑制了氧氣射流的速 度和濃度衰減.否則，無(wú)火焰包閨物，因氧氣射流與爐內(nèi)氣氛的相互 作用，速度將襲減.這樣的相互作用也導(dǎo)致氧氣射流的稀釋，以產(chǎn)生 濃度衰減.如在此處和在權(quán)利要求書中所使用，術(shù)語(yǔ)"火焰包圍物" 意味著通過(guò)燃料和任何可能存在于加熱的爐內(nèi)氣氛內(nèi)的反應(yīng)物的主動(dòng) 燃燒圍繞氧氣射流且沿氧氣射流的長(zhǎng)度傳播的火焰，其中這樣的燃燒 完全地或部分地由氧氣射流供給的氧氣支持。在本發(fā)明中，火焰包圍 物完全地在噴嘴外通過(guò)結(jié)構(gòu)化射流的外圓周區(qū)域與加熱的爐內(nèi)氣氛的 接觸產(chǎn)生.此接觸造成了包括可燃混合物的剪切混合區(qū)，可燃混合物 包括燃料、氧氣和加熱的爐內(nèi)氣氛，且造成了通過(guò)由加熱的爐內(nèi)氣氛 供給的熱的可燃混合物的自動(dòng)點(diǎn)燃。
氧氣射流引導(dǎo)到熔化物內(nèi)，同時(shí)被火焰包閨物圍繞。在這點(diǎn)上， 在此處和在權(quán)利要求書中關(guān)于煉鋼爐、EAF或BOF使用的術(shù)語(yǔ)"熔化物"意味著爐渣層和位于下方的熔融金屬熔池。作為結(jié)果，在這樣的 熔爐中，氣氣射流將首先進(jìn)入爐渣層。在其中不產(chǎn)生爐渣層的冶金爐 的情況中，氣氣射流進(jìn)入其內(nèi)的"熔化物"將包括熔融金屬。其一個(gè) 例子是有色金屬精煉容器。
雖然在現(xiàn)有技術(shù)中未知，但如以上所述的結(jié)構(gòu)化射流的排出當(dāng)與 加熱的爐內(nèi)氣氛接觸時(shí)將在外剪切混合區(qū)內(nèi)產(chǎn)生區(qū)域，其將點(diǎn)燃以形 成火焰包閨物，火焰包閨物圍繞由結(jié)構(gòu)化射流的內(nèi)中心區(qū)域形成的超 音速氣氣射流，且抑制超音速氧氣射流的速度衰減和濃度衰減。這允 許本發(fā)明的噴嘴定位在離開熔化物 一段距離處，且允許有益的熔化物 攪拌作用被增強(qiáng).
如上所指出且如在現(xiàn)有技術(shù)中已知，氧氣射流在超音速速度時(shí)的 產(chǎn)生和注入具有的優(yōu)點(diǎn)是為精煉目的最大化了能與包括在熔化物內(nèi)的 可氣化類反應(yīng)的氧氣的量，同時(shí)產(chǎn)生了有力的熔化物攪拌動(dòng)作.另外， 不存在可能要求將噴槍從使用中移開且從噴嘴面取出已知為渣殼的沉 積物的外燃料通路。此外，如可從以上的討論中認(rèn)識(shí)到，包括氧氣和 燃料的流在組合的空間內(nèi)的混合、點(diǎn)燃和燃燒的缺點(diǎn)通過(guò)本發(fā)明被避 免，因?yàn)榉乐沽嗽趪娮靸?nèi)時(shí)燃料和氧氣的混合物的點(diǎn)燃和燃燒。
當(dāng)包括組合的燃料和氧氣的流作為結(jié)構(gòu)化射流從噴嘴排出時(shí)可W 完全擴(kuò)張.燃料在噴嘴的發(fā)散段內(nèi)時(shí)可以引入到氧氣流中。作為安全 性措施，當(dāng)包括組合的燃料和氧氣的流作為結(jié)構(gòu)化射流從噴嘴排出時(shí) 可以過(guò)度擴(kuò)張，使得氧氣流在噴嘴的發(fā)散段內(nèi)時(shí)具有亞環(huán)境壓力。燃 料可以在其中氧氣流處于亞環(huán)境壓力下的發(fā)散段的位置處引入到氧氣 流內(nèi).作為結(jié)果，當(dāng)燃料供給系統(tǒng)故障時(shí)，氧氣將不通過(guò)燃料通路回 流而造成潛在的危險(xiǎn)狀況。另一個(gè)有利的結(jié)果是，不要求燃料運(yùn)送系 統(tǒng)克服正的氧氣背壓，因此最小化了將燃料運(yùn)送噴嘴內(nèi)所需要的供給 壓力.
噴嘴的發(fā)散段可以從中心喉部段延伸到噴嘴的暴露于加熱的爐內(nèi) 氣氛的噴嘴面.其他可能性從以下詳細(xì)討論中變得明顯'
優(yōu)選地，組合的燃料和氧氣的結(jié)構(gòu)化射流的超音速速度至少是大
約馬赫數(shù)為1.7.
冶金爐可以是電弧爐。在這樣的情況中，燃料優(yōu)選地以大約0.02 至大約0.14之間的當(dāng)量比引入到氧氣流內(nèi)。替代地，冶金爐可以是堿
性氣氣爐.在這樣的情況中，燃料優(yōu)選地以大約0.01至大約0.06之間 的當(dāng)量比引入到氧氣流內(nèi)。在兩類熔爐的任一個(gè)中，加熱的爐內(nèi)氣氛 將包括一氣化碳，且用于形成火焰包圍物的可燃混合物將又包括一氧 化碳。當(dāng)冶金爐為堿性氧氣爐時(shí)，噴嘴可以在水冷噴槍的噴槍尖端處 安裝在水冷噴槍內(nèi).然而應(yīng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限制于這樣的 熔爐，且實(shí)際上本發(fā)明可以用在具有這樣的加熱的爐內(nèi)氣氛的熔爐 中，即爐內(nèi)氣氛不包括一氣化碳或能用作用于形成火焰包閨物的可燃 混合物的部分的任何其他物質(zhì)。關(guān)于"加熱的爐內(nèi)氣氛"所有必需的 是，它具有足夠的溫度以導(dǎo)致可燃混合物的自動(dòng)點(diǎn)燃。
在本發(fā)明的任何實(shí)施例中，可以在通道的內(nèi)圃周位置處通過(guò)將燃 料注入到具有內(nèi)環(huán)形表面的多孔金屬環(huán)形元件內(nèi)而將燃料引入到氧氣 流內(nèi).內(nèi)環(huán)形表面形成了匯聚-發(fā)散通道的喉部段或發(fā)散段的部分.
在應(yīng)用于將氣氣注入到位于具有包括一氧化碳的加熱的爐內(nèi)氣氛 的冶金爐內(nèi)的熔化物內(nèi)的本發(fā)明的方法的進(jìn)一步的方面中，氧氣流可 以引入到具有匯聚-發(fā)散構(gòu)造的通道的噴嘴內(nèi)，其中噴嘴位于水冷噴 槍的尖端處且從水冷噴槍的中心軸線向外地成角度。這樣的冶金爐可 以是堿性氧氣爐。包括氫類的燃料以以上略述的方式注入到氧氣流 內(nèi)，以形成結(jié)構(gòu)化射流、火焰包圍物和單獨(dú)的氧氣射流，氣氣射流最 初具有超音速速度.水冷噴槍可以位于堿性氧氣爐內(nèi)且氧氣射流被引 導(dǎo)到熔化物內(nèi).
在堿性氧氣爐噴槍中，典型地存在3個(gè)到6個(gè)之間的噴嘴，且噴 嘴與中心軸線向外地成大約6度到大約20度之間的角度.如以上所指 出，在堿性氧氣爐的情況中，燃料可以以大約0.01至大約0.06之間的 當(dāng)量比引入到氧氣流內(nèi)，且組合的燃料和氧氣的結(jié)構(gòu)化射流的每個(gè)的 超音速速度可以至少是馬赫數(shù)為1.7。在特定的實(shí)施例中，可以將燃料 引入到燃料室內(nèi)且噴嘴定位為通過(guò)燃料室。通過(guò)位于噴槍尖端內(nèi)且在 通道的內(nèi)圃周位置和燃料室之間連通的燃料通路將燃料引入到通道 內(nèi)，在這點(diǎn)上，對(duì)于每個(gè)通道存在大約4個(gè)到大約12個(gè)之間的燃料通 路.應(yīng)注意的是，可以使用更多或更少的燃料通路。
附困說(shuō)明
雖然說(shuō)明書得出了清楚指出了被申請(qǐng)人認(rèn)為是本發(fā)明的主題的杈利要求，但相信結(jié)合附困將更好地理解本發(fā)明，其中各圖為
困1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法產(chǎn)生了自由氧氣射流的噴嘴的示意性 截面視圖2是進(jìn)行了根據(jù)本發(fā)明的方法的噴嘴的示意性截面視圖； 圖3是在匯聚-發(fā)散通道內(nèi)建立的軸向靜態(tài)壓力分布的曲線困表 示，其中內(nèi)部流當(dāng)離開噴嘴時(shí)完全擴(kuò)張；
困4是在匯聚-發(fā)散通道內(nèi)的軸向靜態(tài)壓力分布的曲線圖表示，
其中發(fā)散出口段設(shè)計(jì)為使得氧氣以過(guò)度擴(kuò)張的狀態(tài)從噴嘴射出；
圖5是在匯聚-發(fā)散通道內(nèi)的軸向靜態(tài)壓力分布的曲線圖表示，
匯聚-發(fā)散通道使用了延伸至到噴嘴面的出口段的圃柱形延伸部，使 得氧氣以不足擴(kuò)張的狀態(tài)從噴嘴射出；
困6是形成用于由圖2中圖示的類型的噴嘴產(chǎn)生的馬赫數(shù)為2的
表示，^有超音速速度和初始速度的大約;2%的軸向中心線速度；
圖7是形成用于由

圖12中圖示的類型的噴嘴產(chǎn)生的馬赫數(shù)為2的 氧氣射流的火焰包圍物所要求的燃料的量與射流長(zhǎng)度的關(guān)系的曲線圖 表示，具有超音速速度和初始速度的大約92%的軸向中心線速度；
圖8是根據(jù)本發(fā)明的方法形成的馬赫數(shù)為2的結(jié)構(gòu)化射流的徑向 停滯壓力分布和氣體濃度的曲線圖表示；
圖9是被根據(jù)本發(fā)明的方法形成的火焰包圍物圍繞的氧氣射流的 氣體濃度和徑向停滯壓力分布的曲線圖表示，其在距噴嘴面 一定距離 處測(cè)量，在該距離處射流的軸向中心線速度已衰減到大約在離開噴嘴 處初始馬赫數(shù)2， 1600英尺/秒速度的92 % ;
圖10圖示了使用氧氣注入器的電孤爐通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的方法 的方法以超音速速度將氧氣射流注入到熔融金屬熔池內(nèi)的示意性示；
圖11困示了在圖9中使用的氧氣注入器；
圖12圖示了圖11的氧氣注入器的替代實(shí)施例；
圖13圖示了使用了水冷噴槍的堿性氧氣爐通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的
方法的方法以超音速速度將氧氣射流注入到熔融金屬熔池內(nèi)的示意性
表示；
圖14是在困13中使用的水冷噴槍的示意性截面視困15是在困14中圖示的水冷噴槍的噴槍尖端的放大的截面視
圖；和
圖16是沿困15中的線15-15截取圖15的截面視圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1和困2，將用于向冶金爐內(nèi)注入超音速氧氣射流的現(xiàn)有技 術(shù)噴嘴1的運(yùn)行與根據(jù)本發(fā)明的噴嘴2的運(yùn)行進(jìn)行對(duì)比。
噴嘴1具有匯聚-發(fā)散構(gòu)造的通道10，通道10包括匯聚入口段 12、中心喉部段14和終止于噴嘴面18的發(fā)散出口段16。當(dāng)氣氣流從 供給通道19注入到通道10的匯聚入口段12內(nèi)時(shí)，它經(jīng)歷初始膨脹。 如果氣氣的壓力高于在引入噴嘴10內(nèi)的氧氣流的本領(lǐng)域中被稱為"臨 界壓力"或"馬赫數(shù)l擴(kuò)張壓力"的壓力，則在中心喉部段14內(nèi)實(shí)現(xiàn) 阻流條件，其中氧氣實(shí)現(xiàn)音速速度。在此和在權(quán)利要求書中的使用的 術(shù)語(yǔ)"音速速度"意味著具有聲音速度的幅值的速度。在阻流條件下， 任何壓力的增加將不使中心喉部段14內(nèi)的氧氣的速度增加。在噴嘴10
的發(fā)散出口段16內(nèi)，氧氣流動(dòng)變成超音速的，因?yàn)檠鯕庠谠摱芜M(jìn)一步 擴(kuò)張.如上所述，雖然增加噴嘴的匯聚入口段12的上游氧氣的壓力將 不增加在喉部段14內(nèi)的氣氣的速度，但這樣的壓力增加將增加在噴嘴 10的發(fā)散出口段16內(nèi)的速度.
在噴嘴面18處，氧氣射流22從噴嘴10排出到高溫爐內(nèi)氣氛內(nèi)， 爐內(nèi)氣氛通常略高于大氣壓力。在堿性氧氣爐的情況中，這樣的壓力 一般地髙于大氣壓力大約25%。當(dāng)從噴嘴面化排出時(shí)，氣氣射流22 最初具有超音速速度。
在用于處理鋼的熔爐內(nèi)，因?yàn)檠跖c包含在熔化物內(nèi)的碳的反應(yīng)， 爐內(nèi)氣氛包含高濃度的一氧化碳。當(dāng)氧氣射流22從噴嘴面18向外延 伸時(shí)，氣氣射流22外圃周區(qū)域?qū)②呄蛴谂c爐內(nèi)氣氛在被稱為剪切混合 區(qū)24的區(qū)內(nèi)相互作用，其中爐內(nèi)氣氛與氧氣射流22中包括的氧氣通 過(guò)微渦流的形成而混合，雖然在剪切混合區(qū)24內(nèi)的爐內(nèi)氣氛中可能存 在一氧化破的燃燒，但一氡化碳的燃燒率處于充分地低的燃燒率，且 在以以上討論的方式形成火焰包圍物中無(wú)效。實(shí)際上，顯著的燃燒將 僅在距噴嘴面18 —段距離處典型地距噴嘴面l8超過(guò)6個(gè)噴嘴直徑的 距離處發(fā)生.此燃燒間距使得任何閨繞氧氣射流22的火焰以本發(fā)明預(yù)
期的方式對(duì)防止氣氣射流22的速度衰減和濃度衰減無(wú)效，從噴嘴面18 觀看，在剪切混合區(qū)24內(nèi)發(fā)生的氧氣和爐內(nèi)氣氛的混合沿氧氣射流22 的長(zhǎng)度增加，以產(chǎn)生圃錐形區(qū)域25，其中流動(dòng)不受混合過(guò)程的影響， 且實(shí)際上與存在于噴嘴面18處的流動(dòng)具有相同的特性。在本領(lǐng)域中， 此區(qū)域被稱為等速核(potential core)。超過(guò)等速核25的流動(dòng)區(qū)域是 超音速氣氣射流22的速度首先開始降低到低于其在噴嘴面18處的速 度的點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是，存在超音速核26，它延伸超 過(guò)且包括等速核25,其中在所有點(diǎn)處流動(dòng)速度大于或等于馬赫數(shù)1。 超過(guò)超音速核，在所有點(diǎn)27處流動(dòng)速度是亞音速的。因?yàn)榧羟谢旌虾?反應(yīng)區(qū)最終到達(dá)射流軸線，發(fā)生了到完全地建立的湍流的和燃燒的射 流的過(guò)渡.
參考圖2，圖2圖示了為進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的方法設(shè)計(jì)的噴嘴2.噴 嘴2包括匯聚-發(fā)散通道28，其中從供給通道29將氧氣流引入到匯聚 入口段30內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)處于阻流條件下的中心喉部段32內(nèi)的音速速度。 超音速速度在發(fā)散出口段34內(nèi)實(shí)現(xiàn)，發(fā)散出口段34從中心喉部段32 延伸且終止于噴嘴面36處。
燃料在發(fā)散出口段34的內(nèi)圃周位置38和40處通過(guò)燃料通路42 和44注入。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，燃料通路42和44，且因此注 入的內(nèi)圃周位置將放置在發(fā)散出口段26內(nèi)的規(guī)則間隔處。例如，如果 希望4個(gè)注入點(diǎn)，將具有4個(gè)圃周位置，例如在橫向方向觀看時(shí)相互 分開90度的38或40。換言之，例如38或40的圃周位置將不必位于
相同的軸向平面內(nèi).它們可以是交錯(cuò)的。
燃料的注入產(chǎn)生了在匯聚—發(fā)散通道28內(nèi)的包含組合的燃料和氧 氣的流，當(dāng)流動(dòng)繼續(xù)以在發(fā)散出口段34內(nèi)擴(kuò)張時(shí)，流繼續(xù)從注入點(diǎn)處 加速，即從內(nèi)圃周位置38和40處加速。給定阻流條件，在燃料注A 前，氧氣射流將具有超音速速度，且當(dāng)流動(dòng)向著噴嘴面36進(jìn)行時(shí)，包 含組合的燃料和氧氣的流將進(jìn)一步加速到更高的超音速速度。
在囷周位置，例如在38和40處的燃料注入為噴嘴2內(nèi)的包括組合 的氣氣和燃料的流賦予了結(jié)構(gòu)，其具有外圃周區(qū)域46和內(nèi)中心區(qū)域 48.外圃周區(qū)域包括氧氣和燃料的混合物。內(nèi)中心區(qū)域48包括氣氣且 基本上無(wú)燃料.
需要注意的是，雖然例如38和40的圃周位置圖示為位于發(fā)散出
口段34內(nèi)，它們也可以位于喉部段32內(nèi)或甚至位于匯聚入口段30內(nèi)。 為實(shí)用和安全性原因，優(yōu)逸的燃料注入位置在發(fā)散出口段34內(nèi)。然而， 如果燃料注入器圍繞進(jìn)入到匯聚-發(fā)散噴嘴上游的氧氣放置，則本發(fā) 明是有效的。然而，這樣的放置因?yàn)榘踩院腿剂蠅毫ο拗频脑蚴?不利的。
與現(xiàn)有技術(shù)不同，不存在發(fā)生于噴嘴2內(nèi)的點(diǎn)燃和燃燒。然而， 因?yàn)槿蹱t的高溫以及氧氣和燃料在非常受限的空間內(nèi)混合的亊實(shí)，存 在這樣的燃燒的危險(xiǎn)。因此，如以上所指出，最安全的做法是將燃料 在因流動(dòng)擴(kuò)張而實(shí)現(xiàn)的低溫和高速度處的點(diǎn)處注入。因此，最安全的 燃料注入點(diǎn)將在發(fā)散出口段34內(nèi)，因?yàn)樵谶@樣的段內(nèi)因?yàn)檠鯕獾臄U(kuò)張
和包括組合的燃料和氧氣的流的持續(xù)的擴(kuò)張而實(shí)現(xiàn)了最低的溫度和最 高的速度。
在噴嘴面36處，包括組合的燃料和氧氣的流作為結(jié)構(gòu)化的射流50 被排出，其具有與噴嘴2的匯聚-發(fā)散通道28內(nèi)流動(dòng)的包括組合的氧 氣和燃料的流相同的結(jié)構(gòu)。如同在由噴嘴1產(chǎn)生的自由射流中，結(jié)構(gòu) 化射流50的外圃周區(qū)域?qū)㈤_始與加熱的爐內(nèi)氣氛相互作用，以形成剪 切混合區(qū)52，其中燃料、氧氣和加熱的爐內(nèi)氣氛將混合。此混合與由
加熱的爐內(nèi)氣氛提供的熱一起將導(dǎo)致自動(dòng)點(diǎn)燃和隨后的火焰包閨物 54，以從噴嘴面36發(fā)射.因?yàn)辄c(diǎn)燃，剪切混合區(qū)52也將包括加熱的 燃燒產(chǎn)物.應(yīng)注意的是，火焰包圍物54不需要附著到噴嘴面36才是 有效的.然而，火焰包圍物54必須至少緊靠噴嘴面36形成，例如在 大約1個(gè)和大約2個(gè)噴嘴直徑內(nèi)。如以上指出，爐內(nèi)氣氛不必包括一 氧化碳或?qū)⒎磻?yīng)產(chǎn)生火焰的任何其他物質(zhì)。需要的僅是導(dǎo)致自動(dòng)點(diǎn)燃 的溫度.
火焰包圍物54將作用以抑制氧氣射流56的速度和濃度的衰減， 氧氣射流56由包括組合的燃料和氧氣的流的內(nèi)中心區(qū)域48形成.在 噴嘴2的情況中，火焰包圍物從噴嘴面36或至少緊靠噴嘴面36延伸，: 原因是在形成火焰包圍物54中利用的燃料包括氫類的事實(shí)，它比例如 可能存在于加熱的爐內(nèi)氣氛中的單獨(dú)一氧化碳的燃料反應(yīng)快得多。典 型的氣態(tài)燃料可以是氫氣、天然氣、甲烷、丙烷、石油氣、焦?fàn)t煤氣、 合成氣、乙炔或汽化和/或熱解液體或氣態(tài)燃料，或它們與惰性氣體和/ 或一氧化碳的混合物。典型的液體燃料可以是碳?xì)浠衔锶加汀⒚河?或汽油，它們已預(yù)先霧化為氣體或包括燃料小滴的蒸汽，或通過(guò)氣氣 流自身的作用霧化.包括氣態(tài)和液體氫的其他非碳?xì)浠衔锶剂弦策m 合于用在本發(fā)明中，且例如包括酒精和氨。
與由噴嘴l產(chǎn)生的射流相比，由噴嘴2產(chǎn)生的等速核55和超音速 核56更長(zhǎng)，且因此以根據(jù)本發(fā)明的方式形成的氧氣射流將允許噴嘴2 放置在距熔化物表面更遠(yuǎn)的距離處，且與只使用氧氣注入能實(shí)現(xiàn)的攪 拌率相比允許噴嘴2增加熔化物的撹拌率。同時(shí)，因?yàn)樵趪娮烀?6內(nèi) 不存在燃料和氧氣從中注入的另外的開口 ，不存在這樣的開口的可能 的阻塞。
如上所述，在噴嘴2內(nèi)不發(fā)生燃燒。如所圖示，內(nèi)圃周位置30和 40的下游處不存在出口段34內(nèi)表面的不連續(xù)部，該不連續(xù)部趨向于使
得包括在包括組合的氧氣和燃料的流中的燃料和氧氣混合物減速，其 提供了如果點(diǎn)燃混合物則發(fā)生燃料穩(wěn)定燃燒的位置，在這點(diǎn)上，包括 組合的燃料和氧氣的流的減速將導(dǎo)致通過(guò)渦流發(fā)生循環(huán)，而因此進(jìn)一 步混合燃料和氧氣，且導(dǎo)致混合物可能的燃燒。
當(dāng)氧氣的流量減速到使得噴嘴2處于不足吹送(under-blown )時(shí)， 存在燃料和氧氣點(diǎn)燃的可能。在由氧氣供給的故障導(dǎo)致的擾動(dòng)狀況期 間，或在其中氣氣流動(dòng)在精煉過(guò)程期間有目的地被降低的其他情況期 間，此情況可能出現(xiàn)。作為氧氣流量降低的結(jié)果，可能發(fā)生包括組合 的燃料和氣氣的流的流動(dòng)從匯聚—發(fā)散通道28的內(nèi)表面的分離。這將 引起間隙，以提供用于加熱的爐內(nèi)氣氛進(jìn)入噴嘴2、與燃料和氧氣混合 且提供足夠的熱以點(diǎn)燃混合物的空間。此不足吹送狀況也產(chǎn)生了過(guò)度 擴(kuò)張射流，這可以是有利的，如將在以下討論。然而，即使當(dāng)上述過(guò) 程發(fā)生時(shí)，在噴嘴內(nèi)也不存在穩(wěn)定火焰的位置，因?yàn)樵趪娮靸?nèi)缺少內(nèi) 表面不連續(xù)部，例如在現(xiàn)有技術(shù)中利用來(lái)穩(wěn)定火焰的溝槽。
參考圖3，困3中示出了得自試驗(yàn)的匯聚-發(fā)散噴嘴內(nèi)靜態(tài)壓力分 布，其中離開噴嘴的流完全擴(kuò)張。測(cè)量值從帶有離開口直徑為0.81 in 和喉部直徑為0.62 in的匯聚-發(fā)散噴嘴中獲得。噴嘴設(shè)計(jì)為當(dāng)以大約 100 psig的壓力供給時(shí)接納大約36000 scfh，且其中排放到環(huán)境空氣, 的氣氣射流以馬赫數(shù)2和1600 fps的速度離開噴嘴而完全擴(kuò)張。在此 處和在權(quán)利要求書中使用的術(shù)語(yǔ)"完全擴(kuò)張"意味著從噴嘴排出的流 具有大約等于冶金爐內(nèi)的環(huán)境壓力的內(nèi)部靜態(tài)壓力。參考圖4，圖4示
出了得自試驗(yàn)的靜態(tài)壓力分布，其中離開噴嘴的射流過(guò)度擴(kuò)張。在此 處和在權(quán)利要求書中使用的術(shù)語(yǔ)"過(guò)度擴(kuò)張"意味至離開噴嘴的射流 具有比熔爐環(huán)境氣氛壓力低的內(nèi)部靜態(tài)壓力.即使射流的內(nèi)部靜態(tài)壓 力已被降低，離開噴嘴的射流也保持超音速。離開噴嘴的射流是完全 擴(kuò)張或是過(guò)度擴(kuò)張將取決于噴嘴的設(shè)計(jì)以及供給的氧氣和爐內(nèi)氣氛之
間的壓力差。在如圖4所示的過(guò)度擴(kuò)張情況中，發(fā)散段的長(zhǎng)度通過(guò)卑 前述的噴嘴上提供延伸部而增加，且離開口直徑增加到0.89 in。這^ 的設(shè)計(jì)考慮對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是熟知的。
參考圖5，在圖2中圖示的噴嘴的通道提供有圓柱形延伸部，圃柱
形延伸部從發(fā)散出口段延伸到噴嘴面.延伸部的效果是在噴嘴面處增 加從噴嘴排出的流的靜態(tài)壓力。因?yàn)閳D5中圖示的在噴嘴內(nèi)的流動(dòng)的 內(nèi)部靜態(tài)壓力高于爐內(nèi)氣氛內(nèi)的壓力，被射出的射流處于不足擴(kuò)張。 本發(fā)明將通過(guò)使用這樣的不足擴(kuò)張的射流來(lái)實(shí)現(xiàn)。
如從圖中顯見，在等熵計(jì)算(不考慮摩擦作用)、法諾(Faimo) 計(jì)算(圖5中對(duì)超音速流動(dòng)考慮了摩擦作用)和通過(guò)"P-接頭(tap) 測(cè)量"給出的實(shí)際壓力測(cè)量值之間的對(duì)應(yīng)非常接近。添加燃料以產(chǎn)生 結(jié)構(gòu)化射流，例如結(jié)構(gòu)化射流50對(duì)于圖中圖示的計(jì)算和實(shí)際結(jié)果具有 很小的效果。因此，根據(jù)本發(fā)明的噴嘴將設(shè)計(jì)為產(chǎn)生完全擴(kuò)張、過(guò)度 擴(kuò)張或不足擴(kuò)張的任一個(gè)的結(jié)構(gòu)化射流，且可以將圓柱形或圃錐形延 伸部合并到發(fā)散段，以分別形成不足擴(kuò)張和過(guò)度擴(kuò)張流。
可以使用在圖4中示出的過(guò)度擴(kuò)張情況，使得氧氣流和包括組合
的燃料和氧氣的流在噴嘴的匯聚-發(fā)散通道的發(fā)散出口段內(nèi)的位置處 可以具有亞環(huán)境壓力。噴嘴2的發(fā)散出口段34可以設(shè)計(jì)為提供過(guò)度擴(kuò)
張的結(jié)構(gòu)化射流。這樣的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是圓周位置可以放置在這樣的 亞環(huán)境位置處，使得如果因?yàn)槿魏卧虼嬖谝蛟O(shè)備故障的燃料供給中 斷，則氧氣流將不進(jìn)入通道42和44以造成可能的噴嘴外部燃燒和在 用于供給壓力燃料的設(shè)備內(nèi)的燃燒。此實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不要求 燃料供給源克服正的氧氣背壓，因此消除了將燃料壓縮到通過(guò)商用燃 料站典型地可獲得的壓力以上的需要。
參考圖6，進(jìn)行了試驗(yàn)以檢驗(yàn)燃料注入率對(duì)超音速氧氣射流保持的 影響.甲烷和氧氣在如下的試驗(yàn)條件下供應(yīng)到如圖示為在圖2中示出 的噴嘴類型的噴嘴.噴嘴在實(shí)驗(yàn)室熔爐設(shè)備內(nèi)運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)室熔爐設(shè)備
產(chǎn)生大約3000華氏度下包括加熱的且干燥(無(wú)氫)的一氧化碳(大約 70%的體積百分比)和二氧化碳?xì)怏w(大約30%的體積百分比)的混
合物的環(huán)境("熔爐測(cè)試A")。匯聚-發(fā)散噴嘴設(shè)計(jì)為運(yùn)送完全擴(kuò) 張的結(jié)構(gòu)化射流，當(dāng)供給壓力為100 psig的氧氣時(shí)，結(jié)構(gòu)化射流具有 4000 scfh的氧氣流重。噴嘴的離開口直徑和喉部直徑分別為0.266 in 和0.203 in?？倗娮扉L(zhǎng)度為0.75 in，且匯聚段和喉部段的組合長(zhǎng)度為 0.203 in.噴嘴上游的管道直徑為大約0.38in。在此供給條件下，離開 噴嘴的射流處于大約馬赫數(shù)為2，和1600fps。甲烷注入到4個(gè)等距分 開的鉆孔端口內(nèi)，每個(gè)鉆孔端口具有0.031 in的直徑且相對(duì)于主氧氣噴 嘴的軸線成大約42度的角度。甲烷在產(chǎn)生氧氣背壓為大約12psig的位 置處注入到噴嘴的發(fā)散段內(nèi)。甲烷注入到氧氣流內(nèi)且從氧氣流量的0 %到大約4.5%變化.為供給2%的甲烷，要求的供給壓力為大約15 psig，且這引起了大約590 fps和大約馬赫數(shù)0.4的甲烷速度。皮托
(Pitot)管用于測(cè)量對(duì)應(yīng)于距噴嘴離開口處任意距離"L"的軸向中心 線停滯壓力。此長(zhǎng)度規(guī)定為對(duì)應(yīng)于射流軸向中心線速度已衰減到大約 馬赫數(shù)為1.74的距噴嘴離開口的距離，馬赫數(shù)1.74對(duì)應(yīng)于大約1470 fps 的速度，或大約噴嘴離開口速度的92%。然后將測(cè)量值除以噴嘴離開 口直徑"D"以計(jì)算參數(shù)"L/D"，如在圖6的曲線圖中示出為縱坐標(biāo)
(y軸).參數(shù)"L/D"代表了軸向射流中心線上的位置，此位置在等 速核外且在超音速核內(nèi)，如從圖3中可見，射流長(zhǎng)度隨甲烷注入率增 加而增加，且相對(duì)于加熱的和反應(yīng)的環(huán)境且無(wú)燃料注入，實(shí)現(xiàn)初始長(zhǎng) 度的大約1.9倍.在困6的曲線圖上也示出了在相同的噴嘴運(yùn)行條件下 在環(huán)境空氣中測(cè)量的"L/D"。
要注意的是試驗(yàn)已證實(shí)，以最小化氧氣射流中斷的方式注入燃料
(即平穩(wěn)注入)是產(chǎn)生能對(duì)于規(guī)定的燃料流量產(chǎn)生最長(zhǎng)的射流的結(jié)構(gòu) 化射流的最有效的方式。在這點(diǎn)上，參考圖7進(jìn)行了試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)關(guān)于 在圖12中示出的類型的噴嘴，燃料注入率對(duì)超音速氧氣射流保持的影 響.這樣的噴嘴合并了通過(guò)多孔金屬的燃料注入且引起了最小的因燃 料注入的氣氣射流中斷。這樣的試驗(yàn)在如下的條件下進(jìn)行。噴嘴在實(shí) 驗(yàn)室熔爐設(shè)備內(nèi)運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)室熔爐設(shè)備產(chǎn)生大約3000華氏度下包括加 熱的且干燥(無(wú)氬)的一氣化碳(大約70%的體積百分比)和二氧化 碳?xì)怏w(大約30%的體積百分比)的混合物的環(huán)境("熔爐測(cè)試")。
所有在困7中闡述的"容量測(cè)試"在相同的條件下進(jìn)行，以確保所獲 得結(jié)果是精確的和可重復(fù)的。匯聚-發(fā)散噴嘴設(shè)計(jì)為運(yùn)送完全擴(kuò)張的 結(jié)構(gòu)化射流，當(dāng)供給壓力為100 psig的氧氣時(shí)，結(jié)構(gòu)化射流具有4000 scfh的氧氣流量.噴嘴的離開口直徑和喉部直徑分別為0.266 in和0.203 in.總噴嘴長(zhǎng)度為0.75 in，且匯聚段和喉部段的組合長(zhǎng)度為0.203 in。 噴嘴上游的管道直徑為大約0.38 in。在此供給條件下，離開噴嘴的射 流處于馬赫數(shù)為2和1600印s。甲烷注入到氧氣射流內(nèi)且從氣氣流量的 0。/0到7.25%變化.皮托管用于測(cè)量對(duì)應(yīng)于圖8中示出的任意長(zhǎng)度尺度 "L"的軸向中心線停滯壓力。長(zhǎng)度尺度"L"規(guī)定為對(duì)應(yīng)于射流軸向 中心線速度已衰減到大約馬赫數(shù)為1.74的距噴嘴離開口的距離，馬赫 數(shù)1.74對(duì)應(yīng)于大約1470印s的速度，或大約噴嘴離開口速度的92 % 。 然后將測(cè)量值除以噴嘴離開口直徑"D"以計(jì)算參數(shù)"L/D"，如在圖 7的曲線困中示出為縱坐標(biāo)(y軸)。距離"L/D"代表了沿軸向射流 中心線的位置，此位置在等速核外且在超音速核內(nèi)。
如從困6和困7中顯見，曱烷的流動(dòng)對(duì)氧氣射流的長(zhǎng)度的影響僅 達(dá)到粗略地大約5%氧氣流動(dòng)的點(diǎn)。在這樣的點(diǎn)處，另外的燃料的添加 對(duì)超音速氣氣射流的長(zhǎng)度無(wú)影響。在大約2.5%以下時(shí)，超音速氧氣射 流的長(zhǎng)度對(duì)甲烷注入率高度地敏感。因此，在大約2.5%至大約5%之 間注入甲烷對(duì)于最大化超音速氣氣射流的長(zhǎng)度是有效的。然而，如對(duì) 于本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解，"氬攝取"導(dǎo)致氫或碳?xì)浠衔镒⑷氲较?望通過(guò)添加氣氣來(lái)調(diào)整熔化物的化學(xué)性質(zhì)的包括鋼的熔化物內(nèi)是不希 望的，因此，在堿性氧氣爐中，粗略地1.5%到大約3%的甲烷在延伸 射流的長(zhǎng)度的需要而不將不必要的燃料注入到熔化物內(nèi)之間取得平 衡.
雖然燃料和氣氣的實(shí)際流動(dòng)將隨噴嘴設(shè)計(jì)、例如熔爐的尺寸的精 煉要求和所使用的特定的燃料變化，但認(rèn)為前述試驗(yàn)的結(jié)果當(dāng)相對(duì)于
當(dāng)量比采用時(shí)可以一般化，當(dāng)量比為實(shí)際燃料與使用的氣氣的比值除 以當(dāng)實(shí)現(xiàn)按化學(xué)計(jì)量的燃燒時(shí)要求的燃料與氧氣的比值。在這點(diǎn)上， 對(duì)于電孤爐，當(dāng)量比優(yōu)選地在大約0.02至大約0.14之間.對(duì)于堿性氧 氣爐，當(dāng)量比應(yīng)在大約0.01至大約0.06之間。
另一點(diǎn)是噴嘴或包括噴嘴的噴槍優(yōu)選地相對(duì)于熔化物定位為使得 氧氣射流進(jìn)入到熔化物時(shí)在超音速核內(nèi)。更特定地，氧氣射流當(dāng)進(jìn)入
熔化物時(shí)優(yōu)選地具有從噴嘴噴出時(shí)的射流速度的大約90%的速度.噴 嘴或噴槍可以相對(duì)于熔化物定位在更遠(yuǎn)的距離處且因此當(dāng)進(jìn)入到熔化 物內(nèi)時(shí)具有更低的速度，或定位在更近的距離處以具有更高的速度。 然而，噴槍定位向熔化物越近則它的使用壽命越低。對(duì)于電孤爐，圖6 和圖7中的數(shù)據(jù)對(duì)于特定的噴嘴設(shè)計(jì)和燃料注入將用于相對(duì)于熔化物 定位噴嘴.對(duì)于實(shí)際運(yùn)行狀況，例如熔化物在熔爐內(nèi)的高度，將必須 進(jìn)行調(diào)整.在BOF熔爐中，存在基于其中噴槍的位置變化的許多已知 的因素的吹送曲線.因此，在BOF熔爐的情況中，這樣的數(shù)據(jù)將用作 指導(dǎo)以允許其中當(dāng)進(jìn)入熔化物中射流速度被最大化的運(yùn)行，且這樣雖 然對(duì)于大多數(shù)部分當(dāng)進(jìn)入到熔化物內(nèi)時(shí)氧氣射流將處于超音速核內(nèi)， 但有時(shí)噴槍將定位為使得氧氣射流將超過(guò)超音速核。例如，如果發(fā)生 栽溢，則噴槍能相當(dāng)于熔化物收回。
參考圖8，困8中以曲線示了對(duì)于例如在圖12中示出的實(shí)施
例的噴嘴的結(jié)構(gòu)化射流的結(jié)構(gòu)，其中如在1個(gè)噴嘴直徑的軸向距離從 噴嘴面觀看。為此試驗(yàn)的目的，噴嘴在實(shí)驗(yàn)室熔爐設(shè)備中運(yùn)行，實(shí)驗(yàn) 室熔爐設(shè)備能產(chǎn)生大約3000華氏度下包括加熱的且干燥(無(wú)氫)的一 氧化碳(大約70%的體積百分比)和二氧化碳?xì)怏w(大約30%的體積 百分比)的混合物環(huán)境("熔爐測(cè)試")。匯聚-發(fā)散噴嘴設(shè)計(jì)為運(yùn)送 完全擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)化射流，當(dāng)供給壓力為100 psig的氧氣時(shí)，結(jié)構(gòu)化射 流具有4000scfh的氧氣流量。在此供給條件下，離開噴嘴的射流處于 大約馬赫數(shù)為2，和大約1600fps的速度。噴嘴的離開口直徑和喉部直 徑分別為0.266 in和0.203 in.總噴嘴長(zhǎng)度為0.75 in,且匯聚段和喉部 段的組合長(zhǎng)度為0.203 in。噴嘴上游的管道直徑為0.38in。甲烷從多孔
金屬分配器(例如將在下文中參考困11中示出的實(shí)施例討論)以大約 氧氣流量的3.4%的流量注入到氧氣流內(nèi)。皮托管用于測(cè)量結(jié)構(gòu)化射流 的徑向停滯壓力曲線。皮托管也用作抽吸探頭，且也測(cè)量了結(jié)構(gòu)化射 流的徑向成分曲線.以此方式，然后直接地將局部射流停滯壓力與局 部流成分比較.氣體樣本對(duì)于氧氣、 一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氫 進(jìn)行分析.
在射流的外周處，r/R=l，(其中"r"是皮托管的位置，且"R" 是噴嘴出口在噴嘴面處的半徑)，存在最大的甲烷濃度，這指示了燃 料集中在作為甲烷和氧氣的混合物的射流的外圃周區(qū)域處.此區(qū)域?qū)?br> 應(yīng)于圖2中示出的結(jié)構(gòu)化射流50的外圃周區(qū)域46。在位置r/R>l處， 爐內(nèi)氣氛開始與包括燃料和氧氣的混合物在剪切混合和反應(yīng)區(qū)52處混 合，這通過(guò)一氧化破和二氧化碳的存在來(lái)指示，且也通過(guò)甲烷和氧氣 濃度的降低來(lái)指示。從噴嘴的外周向內(nèi)，在從r/R=l到r/R=0的噴嘴 中心軸線的方向，氧氣濃度升高到100%.在噴嘴(Xr/R〈1內(nèi)無(wú)燃燒發(fā) 生，如通過(guò)未檢測(cè)到一氧化碳和二氧化碳來(lái)指示。此區(qū)域?qū)?yīng)于結(jié)構(gòu) 化射流50的內(nèi)中心區(qū)域56。同時(shí)，當(dāng)考慮到與形成在皮托管上游的沖 擊波的存在相關(guān)的壓力損失時(shí)，測(cè)量的射流停滯壓力接近對(duì)于馬赫數(shù) 為2的氣氣射流所預(yù)期的停滯壓力。
參考圖9，在更遠(yuǎn)的軸向距離處，即在大約41個(gè)噴嘴直徑處，中 心線停滯壓力下降到大約50psig，在此點(diǎn)馬赫數(shù)衰減到大約1.74且速 度襲減到大約1470 fps或初始射流速度的大約92%。在此位置，中心
線流動(dòng)在等速核外且在超音速核內(nèi)?？梢姀较驂毫η€從射流的中心 軸線袞減，在大約41個(gè)噴嘴直徑處，在0<r/R<1.5的位置射流主要地 包括氧氣.當(dāng)超音速的氧氣射流減速時(shí)，氧氣射流發(fā)散，如通過(guò)在 1.5<r/R<7.5徑向位置處檢測(cè)到的氧氣的量所示出。假定曱烷已被氣化 的事實(shí)，在這樣的距噴嘴離開口的距離處存在非常少的甲烷，如通過(guò) 在此點(diǎn)前一氧化碳和二氧化碳的存在所指示。
參考圖10，圖10中圖示了設(shè)計(jì)為熔融且精煉廢鋼的電弧爐60。 通過(guò)經(jīng)頂部將廢料加栽到電弧爐60內(nèi)而裝載廢鋼。碳電極62突出 到熔爐內(nèi)以產(chǎn)生電孤，電孤熔融廢料且加熱作為結(jié)果的金屬熔池 64.
在鐵精煉熔爐中，例如圖示的電孤爐60或?qū)⒃谙挛闹忻枋龅膲A性 氧氣爐，被引入到熔化物中的氧氣氧化了鐵的小部分且碳與已氧化的 鐵組合以產(chǎn)生一氧化碳. 一氧化碳主要地通過(guò)溶解的碳與氣的組合產(chǎn) 生。 一氣化碳的一些又被氧化以產(chǎn)生二氧化碳。 一氧化碳泡升起到熔 融金屬熔池64的表面，在此處它們形成到爐渣層66內(nèi)。爐渣層66由
熔化物中的雜質(zhì)和金屬元素，例如磷、鐵、硅和錳的氧化，且作為結(jié)
成，如在本領(lǐng)域中已知。 一般地，覆蓋在熔融金屬熔池64上方的加熱 的爐內(nèi)氣氛包括一氣化碳和二氧化碳，且可以具有在大約2500華氏度 到大約3500華氏度之間的溫度。
碳、 一氧化碳和爐渣形成元素的氧化通過(guò)經(jīng)由氧氣注入器68的氧 氣注入發(fā)生，氣氣注入器68將具有超音速速度的氧氣射流70注入到 爐法和金屬的熔池64內(nèi)。如將討論，氧氣注入器68合并了噴嘴，噴 嘴以與以上所討論的噴嘴2相同的方式起作用以產(chǎn)生包圍了氧氣射流 70且實(shí)際上觸及了爐渣和金屬的熔池64的表面的火焰包圍物72.典 型地，在精煉過(guò)程結(jié)束時(shí)，氧氣與金屬熔池64內(nèi)的碳結(jié)合以產(chǎn)生帶有 希望的碳含量的鋼，且對(duì)于低碳鋼碳含量可以低于大約0.02%.
雖然未困示，但如在本領(lǐng)域中已知，氧氣注入器68安放在熔爐壁 74內(nèi)的塊內(nèi)，其是水冷的。又未圖示，也可以為氧氣注入提供噴嘴以 與在加熱的爐內(nèi)氣氛內(nèi)的一氧化碳結(jié)合。也可以以從本領(lǐng)中已知的方 式注入碳微粒來(lái)調(diào)整爐渣的特性且進(jìn)一步調(diào)整鋼的含碳量。
參考圖ll，圖11圖示了氧氣注入器68。氧氣注入器68具有圃柱 形構(gòu)造，且具有位于燃料導(dǎo)管82端部的噴槍尖端80。噴槍尖端80優(yōu) 選地由銅構(gòu)成。燃料導(dǎo)管82具有燃料入口 84，用于供給例如天然氣, 燃料，且如圖示可以合并有螺紋的配件，用于接附到燃料軟管或其他 用于燃料的導(dǎo)管.具有氧氣入口 87以供給氧氣的氧氣導(dǎo)管S6位于燃 料導(dǎo)管82內(nèi)的中心.氧氣入口 87也可以具有有螺紋的配件的形式， 以接附到軟管或其他用于供給氧氣的導(dǎo)管。燃料流過(guò)限定在燃料導(dǎo)管 82和氧氣導(dǎo)管86之間的環(huán)形空間，且氧氣在氧氣導(dǎo)管內(nèi)流到匯聚-發(fā) 散通道90.
匯聚-發(fā)散通道90具有形成在氧氣導(dǎo)管86的端部?jī)?nèi)的匯聚入口 段92、中心喉部段94和終止于噴槍尖端80的噴嘴面卯的發(fā)散出口段 96.氣氣供給源與存在于噴嘴面98處的爐內(nèi)氣氛之間的壓力差為使得 能在匯聚-發(fā)散通道90的中心喉部段94處建立阻流條件。
燃料從環(huán)形空間88流動(dòng)到燃料通路，燃料通路每個(gè)具有在內(nèi)圃周 位置處終止于匯聚-發(fā)散通道90的發(fā)散出口段96內(nèi)的通路段100和 101，內(nèi)圃周位罝由開口 102限定，通過(guò)開口 102燃料注入到在發(fā)散^ 口段96內(nèi)流動(dòng)的氧氣中。在特定的實(shí)施例中，存在4個(gè)燃料通路，如 在噴嘴面98的橫向方向觀察它們終止于4個(gè)等距分開的開口 102。
應(yīng)指出的是，雖然噴槍68圖示為與電孤爐連接，但它也可以用于
其他冶金爐，例如有色金屬冶煉和精煉容器。
參考困12，圖12困示了噴槍尖端80'，噴槍尖端80'包括閨11中
示出的噴槍尖端80的修改。噴槍尖端80'可以形成為兩個(gè)段80a和 80b,雖然未圖示，但段80b可以通過(guò)例如機(jī)用螺釘?shù)挠新菁y的連接器 或通過(guò)例如烀接的其他方法接附到段80a。氧氣以與圖11中圖示的注
入器中相同的方式供應(yīng)到匯聚-發(fā)散通道。此外，通道段101向限定 在環(huán)形構(gòu)造的段80a內(nèi)的凹陷104供以燃料。在凹陷104內(nèi)安放了環(huán)形 金屬多孔元件106，以將燃料供應(yīng)到匯聚-發(fā)散通道90的發(fā)散出口段 96內(nèi).將這樣的多孔金屬元件用于燃料注入具有的益處是在結(jié)構(gòu)化射 流的外圃周區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生了高度均勻的燃料和氣氣的混合物，同時(shí)提供 了將燃料以低速度注入的方法，以最小地中斷氧氣流.這樣的多孔金 屬元件也已知為多孔金屬，燒結(jié)金屬和金屬泡沫，且可商業(yè)上獲得。 此注入方式可以用于本發(fā)明的任何實(shí)施例中。
參考圖13，圖13圖示了堿性氣氣爐110，其中熔融金屬熔池112 內(nèi)包括的鐵待精煉為鋼。提供了水冷噴槍114用于這樣的目的，以將 超音速氧氣射流116注入到熔融金屬熔池112內(nèi)。此氧氣射流116被注 入同時(shí)被單獨(dú)的火焰包圍物120圍繞，火焰包圍物120通過(guò)如以上所 略述的根據(jù)本發(fā)明的方法形成。
在堿性氧氣過(guò)程中， 一般地從鼓風(fēng)爐運(yùn)輸來(lái)的熔融的鐵與廢料" 起裝栽到堿性氧氣爐110內(nèi)。氧氣射流116注入到熔爐內(nèi)，用于對(duì)熱 的鐵除碳且生成熔融廢料所要求的反應(yīng)熱。氧氣將的碳、 一些鐵和存 在于熔融金屬熔池112內(nèi)的例如硅、錳和磷的雜質(zhì)氧化，以產(chǎn)生升起 的廢料層124。
參考圖14，圖14中圖示了噴槍114的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。應(yīng)指出的是，雖 然噴槍114圖示為與堿性氧氣爐連接，但它也可用于其他冶金爐，例 如電孤爐、有色金屬冶煉和精煉容器和轉(zhuǎn)底爐。噴槍114提供有從未 示出的入口延伸到噴槍尖端134的中心氧氣導(dǎo)管130。氧氣導(dǎo)管130將 氣氣供應(yīng)到具有匯聚-發(fā)散通道138的噴嘴136，匯聚—發(fā)散通道138 終止于位于噴槍尖端134內(nèi)的噴嘴面140處。終止于燃料室144處的燃 料導(dǎo)管142與氣氣導(dǎo)管130同軸定位。
另外參考困1S和圖16，燃料通路146在燃料室l"和限定在匯聚 -發(fā)散通道138的發(fā)散出口段148內(nèi)的開口 145之間連通，以將燃料注 入到在匯聚-發(fā)散通道138內(nèi)加速到超音速速度的氧氣流內(nèi)。在這點(diǎn) 上，匯聚-發(fā)散通道138的每個(gè)具有匯聚入口段150、中心喉部段l52和發(fā)散出口段148，燃料被注入到發(fā)散出口段148內(nèi)。開口145因此是 內(nèi)圃周位置，用于將燃料注入到匯聚-發(fā)散通道138內(nèi)，以形成結(jié)構(gòu) 化射流，結(jié)構(gòu)化射流以根據(jù)本發(fā)明的方式與爐內(nèi)氣氛相互作用，以產(chǎn) 生被單獨(dú)的火焰包閨物120圍繞的氧氣射流116。在圖示的實(shí)施例中， 因?yàn)榇嬖?個(gè)噴嘴136，所以產(chǎn)生了 4個(gè)氧氣射流116且它們被4個(gè)單 獨(dú)的火焰包圍物120圍繞。
在困示的實(shí)施例中，存在8個(gè)燃料通路146且因此存在8個(gè)用于噴 嘴136的每個(gè)的開口 145。然而，本發(fā)明的實(shí)施例優(yōu)選地對(duì)于每個(gè)噴嘴 具有大約4個(gè)和大約12個(gè)之間的燃料通路。此外，在噴槍尖端134內(nèi) 存在4個(gè)噴嘴136.取決于堿性氧氣爐的尺寸且因此取決于噴槍的尺 寸，典型的裝備將包括3個(gè)到6個(gè)之間的噴嘴。在這點(diǎn)上，噴嘴又取 決于熔爐尺寸將典型地與噴槍中心軸線向外地成大約6度到大約20度 之間的角度.可是，可以構(gòu)建帶有例如噴嘴136的單個(gè)的噴嘴的水冷 噴槍，以產(chǎn)生單個(gè)的氧氣射流和單個(gè)的火焰包圍物來(lái)抑制氧氣射流的
另外參考圖13且繼續(xù)參考圖14和圖15，通過(guò)一系列間隔件元件 156將燃料導(dǎo)管142維持到位，間隔件元件156徑向地從燃料導(dǎo)管142 向外延伸到氧氣導(dǎo)管130。可以提供止回閥l58以防止如果存在用于將 燃料引入到燃料導(dǎo)管142內(nèi)的設(shè)備的故障而使氧氣回流到燃料內(nèi)。
噴槍114是水冷的且提供有外部套，外部套由限定在水導(dǎo)管162 和氧氣導(dǎo)管130之間的內(nèi)部供水通路160和形成在水導(dǎo)管162和噴槍 l"的外殼166之間的回水通路164形成。水通過(guò)水入口 168供應(yīng)到噴 槍114且以箭頭"A"的方向流過(guò)供水通路160，以箭頭"B"的方向 流到回水通路164，然后水從水出口 170排出。
如從圖13中最佳地可見，氧氣導(dǎo)管138提供有通過(guò)0型圉類高溫 密封件172保持到位的尖端段172。類似地，燃料>管142提供有通過(guò) 燃料導(dǎo)管142的剩余部分以O(shè)型團(tuán)密封件176密封的尖端部分175。同 樣地，水導(dǎo)管162也具有通過(guò)O型圃密封件180密封的尖端段178。密 封裝置允許去除且更換被最終磨損且需要更換的噴槍尖端134。優(yōu)選地 且除多孔金屬元件外，噴槍尖端134的部件由銅或銅合金制造且使用 電子釬焊或其他結(jié)合技術(shù)組裝在一起。多孔金屬元件可以由任何金屬 組裝，包括鋼.
雖然本發(fā)明已經(jīng)參考如本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的優(yōu)選實(shí)施例描述， 但可以進(jìn)行多種變化、添加和省略而不偏離本發(fā)明的精神和范閨.
權(quán)利要求
1.一種將氧氣注入到位于具有加熱的爐內(nèi)氣氛的冶金爐內(nèi)的熔化物內(nèi)的方法，所述的方法包括將一個(gè)或多個(gè)氧氣流引入到具有一個(gè)或多個(gè)匯聚-發(fā)散構(gòu)造的通道的一個(gè)或多個(gè)噴嘴內(nèi)；將包括氫類的燃料在完全地位于一個(gè)或多個(gè)通道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)通道的內(nèi)圓周位置處注入到一個(gè)或多個(gè)氧氣流內(nèi)，使得一個(gè)或多個(gè)包括組合的燃料和氧氣的流形成在一個(gè)或多個(gè)通道內(nèi)，每個(gè)具有包括外圓周區(qū)域和內(nèi)中心區(qū)域的結(jié)構(gòu)，外圓周區(qū)域包括氧氣和燃料的混合物且內(nèi)中心區(qū)域被外圓周區(qū)域包圍且包括氧氣而基本上無(wú)燃料；該一個(gè)或多個(gè)氧氣流在臨界壓力下或高于臨界壓力被引入到一個(gè)或多個(gè)通道的一個(gè)或多個(gè)入口段內(nèi)，以因此產(chǎn)生在一個(gè)或多個(gè)通道的每個(gè)的中心喉部段內(nèi)的阻流條件；在一個(gè)或多個(gè)通道的每個(gè)的發(fā)散段內(nèi)將包括組合的燃料和氧氣的流加速到超音速速度；和將一個(gè)或多個(gè)包括組合的燃料和氧氣的流作為一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)化射流從噴嘴排放到爐內(nèi)氣氛內(nèi)，每個(gè)結(jié)構(gòu)化射流具有包括組合的燃料和氧氣的流的結(jié)構(gòu)，且從噴嘴排出時(shí)，具有超音速速度；通過(guò)為通道提供不被任何不連續(xù)部中斷的內(nèi)表面來(lái)防止燃料在通道內(nèi)的點(diǎn)燃和燃燒，否則在不連續(xù)部中外圓周區(qū)域?qū)⒖赡軠p速且為燃料的穩(wěn)定燃燒提供位置；產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)圍繞了從一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)化射流的內(nèi)中心區(qū)域形成且最初具有超音速速度的氧氣射流的火焰包圍物，以抑制該一個(gè)或多個(gè)氧氣射流的速度衰減和濃度衰減，通過(guò)結(jié)構(gòu)化射流的外圓周區(qū)域與加熱的爐內(nèi)氣氛的接觸來(lái)完全地在噴嘴外產(chǎn)生該一個(gè)或多個(gè)火焰包圍物，以產(chǎn)生剪切混合區(qū)，該剪切混合區(qū)包括包含燃料、氧氣和加熱的爐內(nèi)氣氛的可燃混合物，且可燃混合物通過(guò)由加熱的爐內(nèi)氣氛供給的熱自動(dòng)點(diǎn)燃；和將一個(gè)或多個(gè)氧氣射流引入到熔化物內(nèi)，同時(shí)被火焰包圍物圍繞。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中包括組合的燃料和氧氣的流當(dāng)作為結(jié)構(gòu)化射流從噴嘴中排出時(shí)完全擴(kuò)張；和 當(dāng)在噴嘴的發(fā)散段內(nèi)時(shí)，將燃料引入到氧氣流中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中包括組合的燃料和氧氣的流當(dāng)作為結(jié)構(gòu)化射流從噴嘴中排出時(shí)過(guò) 度擴(kuò)張，使得當(dāng)在噴嘴的發(fā)散段內(nèi)時(shí)氧氣流具有亞環(huán)境壓力；和在氧氣流處于亞環(huán)境壓力下的發(fā)散段內(nèi)的位置處將燃料引入到氣 氣流中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中噴嘴的發(fā)散段從中心喉部 段延伸到噴嘴的暴露于加熱的爐內(nèi)氣氛的噴嘴面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中氧氣射流的每個(gè)的超音速速度 至少是大約馬赫數(shù)為1.7.
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中冶金爐是電弧爐，且將燃料以 大約0.02到大約0.14之間的當(dāng)量比引入到氧氣流內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中冶金爐是堿性氧氣爐，且將燃 料以大約0.01到大約0.06之間的當(dāng)量比引入到氧氣流內(nèi)，
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中冶金爐是堿性氧氣爐，且噴嘴 在水冷噴槍的噴槍尖端處安裝在水冷噴槍內(nèi)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過(guò)將燃料注入到多孔金屬環(huán) 形元件內(nèi)而將燃料在通道的內(nèi)圃周位置處引入到氧氣流內(nèi)，多孔金屬 環(huán)形元件具有形成了匯聚-發(fā)散通道的喉部段或發(fā)散段的部分的內(nèi)環(huán) 形表面，
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中存在3個(gè)到6個(gè)之間的噴 嘴，且噴嘴與中心軸線向外地成大約6度到大約加度之間的角度，
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中對(duì)于每個(gè)通道存在大約4 個(gè)到大約12個(gè)之間的燃料通路.
全文摘要
將氧氣注入到位于具有加熱的爐內(nèi)氣氛的冶金爐內(nèi)的熔化物內(nèi)的方法，其中氧氣和燃料在阻流條件下注入到具有匯聚-發(fā)散構(gòu)造的通道的一個(gè)或多個(gè)噴嘴內(nèi)以產(chǎn)生從通道排出的超音速射流或多個(gè)射流。燃料注入到通道的內(nèi)圓周位置內(nèi)，以賦予排放出的射流包括外圓周區(qū)域和中心區(qū)域的結(jié)構(gòu)，外圓周區(qū)域包括氧氣和燃料的混合物且中心區(qū)域基本上包括氧氣。這樣的結(jié)構(gòu)化射流當(dāng)排出時(shí)與爐內(nèi)氣氛相互作用，以造成外剪切混合區(qū)，其中外圓周層與加熱的爐內(nèi)氣氛混合且自動(dòng)點(diǎn)燃，以產(chǎn)生圍繞超音速氧氣射流的火焰包圍物。氧氣射流和火焰包圍物可以引導(dǎo)為朝向包括在冶金爐內(nèi)的熔化物，用于將氧氣注入到熔化物內(nèi)。
文檔編號(hào)F27D3/16GK101096718SQ20071007898
公開日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2007年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者A·C·德尼斯, G·T·瓦迪安, M·F·賴?yán)? S·A·曼利, W·J·馬霍尼 申請(qǐng)人:普萊克斯技術(shù)有限公司