耐火结构表面处理方法技术

本发明专利技术提出高温下，尤其是陶瓷熔接操作中耐火结构表面清洁方法，其中向该表面喷射含氧载气中带燃料颗粒的粉末物流，从而使载气中的燃料颗粒和氧气在该表面上的反应区中反应，并同时向该表面喷射包括氧气的擦洗气流，而且擦洗气流的排出速度优选高于粉末物流的排出速度，以在反应区附近对该表面进行擦洗。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及耐火结构清洁方法，可特别作为受损耐火结构的修复步骤。各种耐火结构如冶炼炉，焦化炉和玻璃熔炉在其工作寿命期间有可能变脏，被腐蚀或受损。例如受损可表现为一或多块耐火砖从主体结构上滑落下来，导致表面不平整或表现为耐火结构出现裂纹。一般要求再恢复耐火结构的设计表面并要求防止耐火砖进一步滑落和填充砖滑移或出现裂纹而留下的缝隙。为达到这些目的，就必须或要求切除耐火结构的任何凸现部分。另一方面，又必须或要求在已滑动砖中和/或邻近砖中切出键槽，在其中形成或插入楔以防止进一步滑落。此外，还可能要求或必须将滑落留下的缝隙或裂口增大或成形以形成或插入适当填塞。受损也可能由于耐火结构的材料被腐蚀引起的，腐蚀有可能导致结构表面不平整，因此，因此常要求在修复结构之前改善该表面构型。耐火结构可能受污染并被粘结到其表面上的物料如渣，玻璃，矿物残渣，硫化物和硫酸盐腐蚀。耐火结构当然可用机械办法清洁，如喷高压气体或液体，吹砂或超声波处理。在某些情况下，这种物料可升发或燃烧，那就可用火炬清洁(如在焦化炉情况下)。在其它情况下，必须涂装或矫正表面，那就可用例如切削轮，鼓或其它工具，但对于耐火结构后续修复而言，所有这些工艺都存在一些缺点。为了清洁耐火结构或设备，使表面宜于高质量生产或后续修复，操作人员常常必须离待清洁地点尽可能近，这意味着该地点在清洁所需时间内必须处于操作人员能承受的温度下，而这又意味着耐火结构必须从其正常操作温度或处于其操作温度正常工作循环范围内的温度冷却下来，但在清洁和修复后必须再加热。在各种工业炉情况下，为避免炉因其耐火材料收缩或膨胀而受损，则冷却和再加热日程可能必须持续几天或几星期，致使该炉生产损失相当严重。英国专利说明书GB2213919-A(Glaverbel)说明了高温耐火结构涂装方法，其中带有含一或多种可氧化成一或多种耐火氧化物的元素的颗粒(下称“燃料颗粒”)混合物的可燃气流喷向待修复地点并使燃料颗粒燃烧，该混合物还含助熔剂如氟化物或碱金属盐，其作用是使耐火结构在燃料颗粒燃烧释放的热作用下软化，使该结构在冲击气流的机械作用下通过其材料去除或置换而达到涂装目的。GB2213919-A的方法仅简单用于耐火结构修边或在其中切口，该方法可作为某些耐火结构修复工艺的初始步骤，尤其是用于本身可在或接近耐火结构正常操作温度下进行的修复工艺。这种修复工艺之一已知为陶瓷瓷熔接方法，已见于英国专利No.1330894和GB2170191A(均属于Glaverbel)，这些陶瓷熔接方法是在表面上形成粘结耐火材料层，其中向表面喷射耐火颗粒和燃料颗粒的混合物以及氧。所用燃料颗粒组成和粒度应使其与氧发生放热反应而形成耐火氧化物并释放出至少使被喷射耐火颗粒表面熔融所需热量。在陶瓷熔接方法中，耐火材料颗粒和燃料颗粒的混合物(“陶瓷溶接粉末”)沿进料管线从粉贮罐送到喷枪(lance)中，再从该喷枪向目标表面喷射。与瓷陶瓷熔接粉末一起离开喷枪出口的气本(“载气”)可为纯(工业级)氧气或可含一部分基本上惰性气体如氮气或其它某些气体。现已发现，按GB2213919-A处理耐火火结构时，该结构表面组成已改变，原因是并不是所有软化物料均从该表面去除了，并且软化物料包括涂装操作中所喷物料。若要求表面无外来物料，就必须采用另一方法。此外，助熔剂可仍留在被处理表面上，而由于耐火结构表面上存在助熔剂，所以后续陶瓷熔接过程中可进行修复的功效就减弱了并且与耐火结构粘结性不好，如在高温下应用的高品位耐火材料情况下即如此。本专利技术目的是提出耐火结构清洁方法，其中无需将结构从其正常操作温度下冷却下来，因此无需冗长的冷却和再加热时间，不会大量留下任何剩余外来物料。本专利技术提出耐火结构高温下进行表面清洁的方法，其中包括向该表面上喷射含氧载气中带燃颗粒的可燃气流(下称“粉末物流”)，从而使燃料颗粒在该表面上的受冲击区(下称“反应区”)中燃烧，其特征是同时或另外向该表面上喷射包括氧气的擦洗物流以在反应区附近擦洗该表面。颗粒燃烧产生的热量使表面或粘在上面的物料熔融并且擦洗气流冲洗掉熔融物料。因此本专利技术提出耐火结构清洁方法，其中不要求采取使结构从其正常操作温度大幅度并小心翼翼冷却下来的积极步骤，从而避免了长时间的冷却和再加热过程并避免或缓解了引起耐火材料收缩或膨胀的问题。“清洁”指在要求耐火结构面积上去除物料以及必要时去除一些耐火材料本身。因此在这种情况下，“清洁”也指本专业所称的“涂装”，如常可这样操作，即并不要求经过构成耐火结构的物料膨胀测定曲线上的任何过渡点将耐火结构冷却和再加热。的确，耐火结构温度越高，本专利技术方法越有效，其中优选耐火结构表面温度高于700℃，尤其是高于1000℃。该方法的一大优越性是易于清洁相当高品位的耐火材料和/或处于高温，但就其耐火原料品位的最高可允许操作温度而言仍是低温的结构。可喷射各种含氧气体形成要求的擦洗气流，优选气体根据情况确定。尽管可将氧气与二氧化碳或氮气混合形成擦洗气流，但本专利技术优选方案中擦洗气流主要由氧气组成。优选用工业级氧气这种氧气无论如何可用作载气，并且就应用目的而言是极其有效的。由于擦洗气流包括氧气，所以可在反应区避免燃烧息火，并且这可促进所用燃料颗粒完全燃烧。但应注意到，载气本身常含至少足以使燃料基本上完全燃烧的氧气。可方便地从普通喷枪向该表面喷射粉末物流和擦洗气流，其中气体可冲撞在反应区本身上面，但优选是冲在其邻近区域。当喷枪在表面上移动时，擦洗气体冲击区优选立即紧随反应区。擦洗气流优选包括多股绕粉末物流的分散物流。气流同时或分别喷射，如喷枪在待清洁表面上来回移动时，则紧随粉末物流的擦洗气流可开启，而同时在粉末物流前面的相对擦洗气流就关掉。从一或多个粉末出口附近设置的喷枪的多个出口喷射擦洗气流可方便地形成多股分散气流。擦洗气流可连续或间隙喷向耐火结构表面，而粉末物流连续供给。擦洗气流的排出速度大于载气的排出速度，这样可使反应区中物流呈湍动型态。擦洗气流优选为冷气流，其中用冷气喷向要求达到尽可能高的温度以使耐火材料熔融的反应区是惊人的，因为可以预料的是冷气使熔融物流固化，而不是去掉。除擦洗气流而外，可将含氧载气中包括燃料颗粒的粉末物流喷向耐火结构表面。可用各种元素作燃料，尤其是用可产生耐火氧化物的元素，从而消除妨碍被处理表面耐火性的危险。因此燃料可选自镁和锆，但优选燃料颗粒包括铝和/或硅颗粒，因为这些元素可在效率，难易程度以及应用安全性和费用方面达到良好的平衡。特别优选采用铝和硅颗粒的混合物，更优选为含硅量大于含铝量的混合物。更易于点燃的铝可保持硅燃烧且产生的组合热足以达到要求用量的反应区。本专利技术优选方案中由可在该表面上与氧气反应而形成其化学组成对应于耐火结构的化学组成的物料制成燃料颗粒。在可燃气流中的颗粒粒度对耐火结构清洁过程中进行燃烧反应的方式具有极重要的影响。该燃料颗粒平均粒径优选不大于50μm，更优选不大于30μm，并且优选至少80%该燃料颗粒粒径小于50μm，更优选小于30μm。同于常见陶瓷熔接
，本文中“平均粒径”指50wt%的颗粒粒径小于该平均粒径的粒径。粉末物流中常含除燃料颗粒而外的颗粒，一般为耐火氧化物颗粒，这些颗粒的存在可提高流体质量并促进其流动，尤其是在存在助熔剂时是如此。而且本文档来自技高网...

【技术保护点】
耐火结构高温下进行表面清洁的方法，其中包括向该表面上喷射含氧载气中带燃料颗粒的可燃气流（下称“粉末物流”），从而使燃料颗粒在该表面上的受冲击区（下称“反应区”）中燃烧，其特征是同时或另外向该表面上喷射包括氧气的擦洗物流以在反应区附近擦洗该表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R思塔佛拉尼，JP美肯思，
申请(专利权)人：福斯伯尔国际有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]