形成耐火修补料的方法技术

一种在电熔耐火材料表面形成粘连的耐火修补料的方法，在该方法中，将可燃烧颗粒与耐火颗粒的粉末混合物在含氧气流中向着耐火材料表面喷射，该可燃烧的颗粒以高度放热的方式向着所说的表面与所喷射的氧起反应并且由此而释放出足够的燃烧热，形成修补料，其特征在于该粉末混合物包括至少一种在修补料中增加产生玻璃相的成分。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及耐火修补料的形成，特别是涉及在电熔耐火材料表面上形成耐火修补料。电熔耐火材料是某些受控组成的氧化物，它们是通过在非常高的温度下，通常是在电炉中熔化，并且将由此产生的熔融材料浇注在模具中而形成的。有数种电熔耐火材料，包括含氧化锆的材料，如氧化铝/氧化锆/氧化硅(AZS)，其中一种是以Zac商品名获得，氧化铝/氧化锆/氧化硅/氧化铬(AZSC)和尖晶石类，如氧化镁/氧化铝和氧化铬/氧化铝。电熔耐火材料用于多种特殊高温运用中，例如作为处于特别高温操作条件下的窑炉部分的耐火砖，这些条件在玻璃熔窑上部结构的多个位置会遇到，特别严重的条件是在“玻璃液面线”(也称为“液面线”)处出现。也就是说在熔融玻璃的上表面处。在玻璃液面线附近，窑炉的耐火材料直接与液态玻璃最热层直接热接触并且就在与附近的窑炉气氛热接触的上方。因此，该液体和附近的气体会使玻璃液面线耐火材料受到最主要的但不同的应力。当玻璃液面线的高度在制造过程中上升和下降时，附近的耐火材料将经受明显的热循环。除了由于这种循环而产生的可变的热应力以外，由于流过熔窑的具有机械冲刷作用的液态玻璃还会产生机械应力。电熔除了其高质量以及对这些责任的高度适应性以外，它们在使用过程中还要经受相当大的腐蚀。因此，就一直需要对所说的材料进行修补并且要求所形成的修补物本身要能够抵抗这些严重的条件。如果窑炉需要连续操作十年以上的时间，该修补物的长期稳定性就特别重要。本专利技术涉及陶瓷焊接修补料“陶瓷焊接”是用于耐火材料焊接工艺的一个术语，该工艺首次在我们的英国专利1330894中提出，在该工艺中将耐火氧化物颗粒和可燃烧的颗粒的混合物在一种含氧气流中向着基体材料表面喷射。可燃烧的颗粒，典型地是细分散的硅和/或铝，它们作为燃料与氧燃烧，以高度放热的方式向着靶表面反应并且释放出足够的燃烧热以形成粘连的耐火料。关于陶瓷焊接，至今已经有许多后续专利，包括我们的后续申请GB2110200和GB2170191。陶瓷焊接可以用来形成单个的耐火砖，也可以用来粘接耐火材料，但最为常用的是当场修补受损的或损坏的窑炉耐火材料，例如焦炭、玻璃窑炉和冶金窑炉。陶瓷焊接特别适用于修补热基体表面，可以在设备基本上保持在其工作温度下的同时进行修补，并且如有必要可以在熔炉作为一个整体能处于操作情况下进行修补。在陶瓷焊接中的一个普遍的操作是选择该陶瓷焊接混合物的组成，以产生化学组成可以与熔窑建筑材料相匹配并且优选地相似的耐火修补料。但是，已经发现仅仅使耐火基体材料与修补料的化学组成相匹配并不足以保证可以获得稳定的修补料。即使具有化学匹配性，仍然存在使修补料与受损或损坏的耐火基体之间产生牢固和持久粘接的问题。当修补表面要经受非常高的温度或热循环时，该问题将会增加。因此，还必需注意修补料和耐火基体的物理匹配性，更进一步地说是它们各自的热膨胀程度，这与它们的结晶性能有关。在我们的共同未决申请GB-A-2257136(它涉及修补硅化合物基表面)中，在修补料形成过程中，在其中产生一种与基础耐火材料相似的晶格，从而避免了所形成的物料与基础耐火材料分离和脱开的问题。对于这种硅基修补表面来说，在修补料中避免形成玻璃相是特别重要的。出乎人们意外的是，现已发现对于电熔材料来说，确保修补表面与修补料之间具有物理匹配性的一个特征在于存在玻璃相。由此现已发现通过在修补料中确保存在玻璃相，可以在象玻璃熔窑中玻璃液面线那样的易损部分进行高质量的可靠修补。因此，根据本专利技术它提供了在电熔耐火材料表面形成粘连的耐火修补料的方法，在该方法中，将可燃烧颗粒与耐火颗粒的粉末混合物在含氧气流中向着耐火表面喷射，该可燃烧的颗粒以高度放热的方式向着所说的表面与所喷射的氧起反应并且由此而释放出足够的燃烧热，形成修补料，其特征在于该粉末混合物包括至少一种在修补料中增加产生玻璃相的成分。本专利技术还提供了一种用于在电熔耐火材料表面形成粘连的耐火修补料的粉末混合物，该混合物包括可燃烧颗粒与耐火颗粒，用于在含氧气流中向着耐火表面喷射，在该表面处，该可燃烧的颗粒以高度放热的方式向着所说的表面与所喷射的氧起反应并且由此而释放出足够的燃烧热，形成修补料，其特征在于该粉末混合物包括至少一种在修补料中增加产生玻璃相的成分。本专利技术特别适用于修补电熔含锆耐火材料，它采用包括含有氧化锆的耐火颗粒的粉末混合物。根据本专利技术，该含有在修补料中增加产生玻璃相的成分的粉末混合物直接放加到要修补的电熔耐火材料的表面上。已经发现在修补料中存在玻璃相可以改进修补料与电熔耐火材料表面的粘接性能并保持该粘接性。该玻璃相存在于该修补料的粘接物相中并且与存在于该表面下方的耐火材料中的玻璃相相似。一个特别的优点在于该玻璃相在修补料和基体中以相同的方式膨胀和收缩。更进一步地说，对于含锆电熔耐火材料来说，该玻璃相可以吸收随着在1100℃附近由单斜相向四方相转化而产生的氧化锆(ZrO2)的收缩以及反方向形成的膨胀。玻璃相的存在降低了修补料的孔隙，并且氧化锆在其中的良好分散一起提高了其抗腐蚀性。本专利技术的经过改进的修补料使由电熔材料形成的熔窑上部结构的修补料的稳定性得到提高。对于到达炉龄的玻璃熔窑的修补以及对于采用牺牲保护电熔耐火材料的常规修补无法进行的情况来说，本专利技术具有特别的意义。在该粉末混合物中作为燃料的可燃烧颗粒优选地选自硅和铝。它们的平均颗粒尺寸应小于50微米，优选地为5-15微米。术语“平均颗粒尺寸”用于本文时是指50％重量的颗粒具有更大的直径并且50％重量的颗粒具有更小直径的颗粒直径。粉末混合物中的可燃烧颗粒的总量优选地为8-15％重量。该粉末混合物中耐火颗粒的总量优选地至少为70％重量，最优选地为至少为75％重量。这么高的比例有助于产生均匀的修补料。该粉末混合物中氧化锆的比例至少为25％重量，优选地至少为40％重量，从而有助于该修补料的耐热性。除了含有氧化锆以外，该粉末混合物还可以含有其它耐火物质，如氧化铝或氧化硅。方便的该耐火颗粒的来源可以是氧化铝-氧化锆低共熔合金。该低共熔合金很容易通过电熔而制得。优选的该合金的化学组成由大约55％Al2O3和约40％ZrO2的低共熔组合物提供。这种合金适用于修补AZS41电熔耐火材料(约含有41％重量ZrO2)，种耐火材料特别能耐由于钠/钙玻璃而造成的腐蚀。如果需要，可以将上述低共熔合金与其它的耐火材料，如氧化铝、氧化锆和氧化硅结合起来使用。耐火氧化物如氧化锆和氧化铝的平均颗粒如果作为单个的颗粒使用优选地为100-200微米。在粉末混合中用作单个颗粒的氧化硅的最大颗粒尺寸优选地为1.0-2.5毫米。对于低共熔合金来说，最大颗粒尺寸优选地为0.8-1.2毫米。采用上述低共熔合金可以使AZS物料中的氧化锆和氧化铝在整个物料中具有更好的的分布。已经发现在该低共熔材料的晶粒附近发现有氧化锆小球。因此采用低共熔合金的优点在于-在发生热变化时，改进的分散性可以防止在该材料中产生局部应力。在分别引入氧化铝(作为刚玉，Al2O3)的氧化锆的材料中，这些应力在刚玉颗粒周围产生微裂纹。-在与熔融玻璃接触时，氧化锆小球对整个低共熔颗粒提供保护，在焊接料中没有刚玉颗粒不受到氧化锆的保护。用于在修补料中增加产生玻璃相的粉末成分以材料形式加入，该颗粒的平均颗粒尺寸优选地为100本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：JP·梅恩肯斯，LP·默泰特，
申请(专利权)人：福斯伯尔智能股份公司，
类型：发明
国别省市：