在耐火材料表面上形成玻璃层的方法技术

本发明专利技术涉及一种在耐火材料表面形成玻璃层的方法，其中通过正对着所说表面的装置喷射与含氧的载气一起的玻璃化剂，同时喷射可燃气体，后者产生燃烧的火焰，此方法的特征在于玻璃化剂包括碎玻璃颗粒，还在于所产生的火焰提供在表面上形成玻璃层所需要的至少部分的热。由此形成的玻璃层可以防止在高温炉的耐火材料壁上积聚灰尘或来自原料的副产品和／或其反应产物。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，其中同时采用含氧载气和可燃气体，通过一设备朝所说表面喷射玻璃化剂，所说的可燃气体可产生燃烧的火焰。用于各种工业应用的高温炉随时间可能会有某种程度的退化。现已发现，来自原料和/或其反应产物的灰尘或副产品会积聚在炉子的各种耐火材料表面。此现象在炼焦炉中尤其重要，因为煤燃烧导致在耐火材料表面形成石墨状碳，并进入到耐火材料一定深度，并会在该处引起破裂。这种碳积聚特别发生在炉的进料口、炉顶和烟道以及门与炉壁撑条之间的空间。这种碳积聚不仅使耐火材料脆化而且还降低了炉的装载量。并且，裂缝是污染源。还发现，进行机械排焦炭更困难，因为在焦炭与沉积在耐火材料表面的石墨碳之间存在摩擦力。在装料口石墨碳的积聚还降低了炉的装料速率。近年来，为了除掉石墨碳必须仃炉、并将石墨碳烧掉产生二氧化碳。执行此方法很慢降低了生产率而且会在耐火砖中产生局部过热，并会损坏炉子。在进料口，有时为了消除石墨碳必须进行机械清理，这特别会损害进料口。专利申请EP 908428A1(Kawasaki Steel Coporation)建议在炉的碳化室应用主要含硅石和/或NaO2的玻璃化剂并防止石墨碳粘附到暴露面。该方法涉及将玻璃化剂的水溶液或水悬浮体喷涂到表面，同时将后者的温度保持在900℃或更高至少达30分钟。专利申请EP 773 203 A1(Asahi Chemical Company)描述一种在炼焦炉壁上形成金属氧化物层的类似的方法。该方法使用常规方法热敷施金属氧化物前体的水溶液或水悬浮体。在上述两种方法中，与热的耐火材料表面接触的水会引起热冲击而使耐火砖脆化。组成耐火材料的硅石含有少量石灰(CaO)，在水的存在下，可转变成水合石灰(Ca2(OH))。水合引起这些砖破碎。这些方法形成的玻璃层通常非常薄而且非常容易地被磨掉。专利申请JP 58-33189(Kurosaki & Nippon Steel)描述通过火焰喷涂可玻璃化的氧化物的混合物，形成用于修补炼焦炉炉壁的玻璃涂层。由此形成的玻璃层随时间往往会结晶化，从而引起破裂。为了克服此缺陷，专利申请DE 38 03 047 A1(Kurosaki & Nippon Steel)介绍了具有高含量硅石的玻璃状涂层的生成，在涂层的形成期间含至少60％的结晶相。本专利技术的目的之一是解决上述的各种问题。本专利技术涉及一种在耐火材料表面形成玻璃层的方法，其中通过对着所说表面的装置喷射与含氧的载气和可燃气体一起的玻璃化剂，可燃气体产生燃烧的火焰，该方法的特征在于玻璃化剂包括碎玻璃颗粒，还在于所产生的火焰提供在表面形成玻璃层所需要的至少部分的热能。就喷雾可玻璃化的氧化物的混合物而言，本专利技术方法的优点是熔融原料颗粒需要较少的能量，并从而可提供更高的敷施速率。本专利技术的方法还有可以使所加的氧化物颗粒在层中保持单个存在，由此获得具有更高的机械强度。这样方法的优点还在于玻璃化剂无须被溶解或制成水悬浮体。而且，由通过燃烧可燃气体产生的火焰所释放的热可以获得无须在热表面再进行必要加工的玻璃层。这种热还可以获得在火焰温度下熔融但在炉的操作温度下具有机械强度的层。玻璃化剂优选是通过包括具有中导管的管状喷枪的装置来喷射的，通过这种装置来引入玻璃化剂和含氧的载气体，可燃气体是通过一根或多根周边导管引入的。可燃气体与含氧气体接触而燃烧。当其在喷枪的出口与起射入玻璃化剂的含氧的载气相接触时，可燃气体会产生火焰。含氧的气体还可以(且优选)与在周边导管中的可燃气体一起引入并相混合，以便在喷枪的出口处产生火焰。载气最好是氧，也就是说为工业级的纯氧，而可燃气为丙烷、乙炔或tetrene(一种含丙烯的气体)。这些不同的可燃气体，特别是乙炔或tetrene，可获得高达2000℃的火焰温度。用于喷射玻璃化剂的装置优选包括单管式喷枪，这种枪可以方便地就地敷施玻璃层到最容易沉积石墨碳的区域。此种装置优选为专利申请EP WO 98/45 367 A1(Graverkel)中所述的喷枪，通过这种喷枪玻璃化剂在产生火焰的同时被喷入。用于喷射玻璃化剂的管式喷枪可以装有鸭嘴式喷嘴或装有会聚/发散式喷嘴。图I经会聚/发散式喷嘴的纵剖面，而图II为经此喷嘴的横断面。此喷嘴具有中央直径1、出口直径2和外径3。例如，中央直径至少为8mm，至多为12mm(图I和II中的1)。与使用圆柱形喷嘴的情况相比，使用这样的喷嘴可以在更大的耐火材料表面沉积玻璃层，而同时仍保持相同的其他的喷射参数。作为例子，如果将玻璃化剂由放置在离耐火材料表面为60mm处的喷枪喷射，被具有中央直径为12mm的会聚/发散式喷嘴喷洒的表面至少要比被具有中央直径为12mm的圆柱形喷嘴喷洒表面大10倍。当喷嘴处于离基材60mm处时，用中央导管直径6mm的喷枪，鸭嘴式喷嘴终止在缝隙处并可以沉积玻璃材料条，例如具有宽度约为200mm的条。喷枪可被放置于离玻璃化剂喷射表面最大距离为100mm处，优选距离为60mm。玻璃化剂包括碎玻璃，诸如硼硅酸盐碎玻璃和/或钠-石灰碎玻璃。后者的优点是更容易得到、价格低且易熔化。碎玻璃优选含有(按重量计)为55％-75％的SiO2、0％-10％的Al2O3、0％-15％的B2O3、0％-16％的CaO、0％-10％的MgO、0％-20％的Na2O、0％-10％的K2O、0％-10％的BaO、0％-10％的SrO、0％-5％的ZrO2。钠-石灰碎玻璃优选含有(按重量计)为55％-75％的SiO2、0％-7％的Al2O3、0％-5％的B2O3、0％-16％的CaO、0％-10％的MgO、10％-20％的Na2O、0％-10％的K2O、0％-10％的BaO、0％-10％的SrO、0％-5％的ZrO2和任选的着色剂。硼硅酸盐碎玻璃优选含有(按重量计)为55％-75％的SiO2、0％-10％的Al2O3、0％-10％的CaO、0％-10％的Na2O、0％-5％的K2O、5％-15％的B2O3和任选的少量的成份，诸如TiO2、BaO、ZnO和Fe2O3。碎玻璃颗粒通常的直径为小于2000μm，优选为小于600μm。对形成均匀的玻璃化层和容易熔化来说，碎玻璃的重要点是在于颗粒不能太大。除了碎玻璃外，玻璃化剂还可含某些添加剂诸如金属氧化物和/或金属。这些添加剂可以获得比不含它们时更高熔点的玻璃化层。还有，如果金属发生燃烧的话，由其燃烧所释放的热与通过可燃气体产生火焰的热相结合就有可能使覆盖表面的温度比不使用这些金属时要低。玻璃化剂优选含有至少40％重量的碎玻璃，所形成的层有低的渗透性。金属氧化物的颗粒的直径小于或等于200μm，而金属的颗粒的直径小于或等于50μm。这些颗粒尺寸有利于形成均匀的玻璃层。此外，金属颗粒的直径越小其活性越大。还有，由于所形成的玻璃层的厚度是与氧化物的粒径成正比例的，因此最好氧化物的粒径不要太大以致最终改变了炉的装料量。玻璃层的厚度优选最小为0.1mm到最大为5mm之间。玻璃化剂可含有各种金属氧化物，其中优选的是氧化锌(ZrO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)或氧化物混合物，诸如AZS(一种含Al2O3、ZrO2、SiO2和SiO2的耐火材料制品)。AZS是以研磨的耐火材料产品形式提供的。ZrO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在耐火材料表面形成玻璃层的方法，其中通过对着所说表面的装置喷射含氧的载气的玻璃化剂的同时喷射可燃气体，后者产生燃烧的火焰，此方法的特征在于玻璃化剂包括碎玻璃颗粒，还在于所产生的火焰提供在表面上形成玻璃层所需要的至少部分的热。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M范丹奈斯特，JP罗伯特，L德尔莫特，
申请(专利权)人：福斯伯尔智能股份公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]