CN101844932B

CN101844932B - 高温陶瓷焊补料的使用方法

Info

Publication number: CN101844932B
Application number: CN2010101793924A
Authority: CN
Inventors: 沈清文; 周建东
Original assignee: SHANGHAI JIEHUI FURNACE NEW TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI JIEHUI FURNACE NEW TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2030-05-18
Also published as: CN101844932A

Abstract

本发明提供了一种高温陶瓷焊补料的使用方法，高温陶瓷焊补料包括35～43％重量百分含量的Al₂O₃、35～45％重量百分含量的SiO₂和19～30％重量百分含量的ZrO₂，高温陶瓷焊补料在助燃气体载流作用下从焊枪喷向工业窑炉的破损处，在该破损处所述高温陶瓷焊补料的燃料颗粒燃烧产生出高温，将高温陶瓷焊补料的耐火材料颗粒和该破损处的耐火材料软化熔融，从而使该破损处同高温陶瓷焊补料的耐火材料牢固地焊接在一起，达到修复炉窑的目的，本发明采用的高温陶瓷焊补料比现有硅质高温陶瓷焊补料具有更好的抗侵蚀能力、更好的抗热震稳定性和焊接牢固的特点，降低了工业炉窑的使用成本，减少因工业炉窑破损带来的损失，适于大规模推广应用。

Description

高温陶瓷焊补料的使用方法

技术领域

本发明涉及工业窑炉技术领域，更具体地，涉及工业窑炉修补技术领域，特别是指一种用于工业窑炉修补的高温陶瓷焊补料的使用方法。

背景技术

目前，各种工业窑炉在钢铁、玻璃、石灰、水泥等行业发挥了基础性作用。但各种工业窑炉在服役一段时间后，由耐火材料构成的炉衬会出现不同程度的损坏，由此直接影响到炉窑的寿命。尤其是局部较大的损坏，因无法采用常规的砌筑、喷涂等方法维修，从而导致炉窑被迫停产，造成巨大的经济损失。

高温陶瓷焊补技术已经在各种玻璃窑炉中逐步推广应用，高温陶瓷焊补料是由耐火材料颗粒与燃料颗粒组成的混合物，高温陶瓷焊补料在助燃气体载流作用下从焊枪喷向灼热的作业面，在该面上燃料颗粒反应燃烧产生出高温，将喷出的耐火材料颗粒和受喷表面的耐火材料软化熔融，从而使作业面耐火砖同耐火粉料牢固地“焊”在一起，达到修复炉窑内衬的目的。

但是，由于不同材质的材料在实际的高温使用过程中会产生不同的体积变化，导致结构的不稳定，所以要求高温陶瓷焊补必须选用相同或相近材质的材料进行焊补修复，才能确保焊补结果长久可靠。

玻璃窑主要使用硅质、锆质和镁质耐火材料构筑而成。目前，利用硅质高温陶瓷焊补料对玻璃窑的硅质耐火材料进行修复已日趋成熟，但是运用锆莫来石质高温陶瓷焊补料对玻璃窑的锆质耐火材料进行修复却尚未见成功的报道。

发明内容

本发明的主要目的就是针对以上存在的问题与不足，提供一种高温陶瓷焊补料的使用方法，其采用的高温陶瓷焊补料比现有硅质高温陶瓷焊补料具有更好的抗侵蚀能力、更好的抗热震稳定性和焊接牢固的特点，降低了工业炉窑的使用成本，减少因工业炉窑破损带来的损失，适于大规模推广应用。

为了解决上述目的，本发明提供了一种高温陶瓷焊补料的使用方法，其特点是，所述高温陶瓷焊补料包括35～43％重量百分含量的Al₂O₃、35～45％重量百分含量的SiO₂和19～30％重量百分含量的ZrO₂，所述高温陶瓷焊补料在助燃气体载流作用下从焊枪喷向工业窑炉的破损处，在该破损处所述高温陶瓷焊补料的燃料颗粒燃烧产生出高温，将所述高温陶瓷焊补料的耐火材料颗粒和该破损处的耐火材料软化熔融，从而使该破损处同所述高温陶瓷焊补料的耐火材料牢固地焊接在一起，达到修复炉窑的目的。

较佳地，所述高温陶瓷焊补料的输出量为100～300公斤/小时；所述助燃气体的流量为10～30立方米/秒；所述焊枪至所述破损处的焊补距离为10～50厘米，所述焊枪相对于所述工业窑炉内壁的焊补角度为60～120度。

更佳地，所述助燃气体为氧气，所述焊枪是水冷焊补枪。

较佳地，所述Al₂O₃的重量百分含量为43％，所述SiO₂的重量百分含量为35％，所述ZrO₂的重量百分含量为22％；或者，所述Al₂O₃的重量百分含量为35％，所述SiO₂的重量百分含量为45％，所述ZrO₂的重量百分含量为20％；或者，所述Al₂O₃的重量百分含量为35％，所述SiO₂的重量百分含量为35％，所述ZrO₂的重量百分含量为30％。

较佳地，所述Al₂O₃来自于电熔刚玉、锆莫来石、莫来石、锆刚玉和金属铝粉的一种或几种，所述SiO₂来自于熔融石英、锆莫来石、莫来石和石英砂的一种或几种，所述ZrO₂来自于锆莫来石、锆刚玉和锆英砂的一种或几种。

更佳地，所述电熔刚玉的重量百分含量为7～9％，所述锆莫来石的重量百分含量为8～10％，所述莫来石的重量百分含量为10～12％，所述锆刚玉的重量百分含量为3～5％，所述金属铝粉的重量百分含量为10～18％，所述熔融石英的重量百分含量为9～11％，所述石英砂的重量百分含量为12～14％，所述锆英砂的重量百分含量为32～33％。

更进一步地，所述电熔刚玉的重量百分含量为8％，所述锆莫来石的重量百分含量为9％，所述莫来石的重量百分含量为11％，所述锆刚玉的重量百分含量为4％，所述金属铝粉的重量百分含量为13％，所述熔融石英的重量百分含量为10％，所述石英砂的重量百分含量为13％，所述锆英砂的重量百分含量为32％。

更进一步地，所述电熔刚玉的重量百分含量为7％，所述锆莫来石的重量百分含量为10％，所述莫来石的重量百分含量为12％，所述锆刚玉的重量百分含量为5％，所述金属铝粉的重量百分含量为10％，所述熔融石英的重量百分含量为11％，所述石英砂的重量百分含量为12％，所述锆英砂的重量百分含量为33％。

更进一步地，所述电熔刚玉的重量百分含量为8％，所述锆莫来石的重量百分含量为8％，所述莫来石的重量百分含量为10％，所述锆刚玉的重量百分含量为3％，所述金属铝粉的重量百分含量为18％，所述熔融石英的重量百分含量为9％，所述石英砂的重量百分含量为12％，所述锆英砂的重量百分含量为32％。

更进一步地，所述电熔刚玉的重量百分含量为9％，所述锆莫来石的重量百分含量为8％，所述莫来石的重量百分含量为11％，所述锆刚玉的重量百分含量为4％，所述金属铝粉的重量百分含量为13％，所述熔融石英的重量百分含量为9％，所述石英砂的重量百分含量为14％，所述锆英砂的重量百分含量为32％。

本发明的有益效果在于：

1、本发明的高温陶瓷焊补料的使用方法使用的高温陶瓷焊补料包括35～43％重量百分含量的Al₂O₃、35～45％重量百分含量的SiO₂和19～30％重量百分含量的ZrO₂，修补质量好，比现有硅质高温陶瓷焊补料具有更好的抗侵蚀能力、更好的抗热震稳定性和焊接牢固的特点，降低了工业炉窑的使用成本，减少因工业炉窑破损带来的损失，适于大规模推广应用。

2、本发明采用的高温陶瓷焊补料的所述Al₂O₃来自于电熔刚玉、锆莫来石、莫来石、锆刚玉和金属铝粉的一种或几种，所述SiO₂来自于熔融石英、锆莫来石、莫来石和石英砂的一种或几种，所述ZrO₂来自于锆莫来石、锆刚玉和锆英砂的一种或几种，原料易得，制备简单，适于大规模推广应用。

3、本发明的使用方法采用的高温陶瓷焊补料的输出量为100～300公斤/小时，助燃气体为氧气，流量为10～30立方米/秒，能够确保将锆莫来石质高温陶瓷焊补料和所需要修复部位的耐火材料熔融至最佳状态。既保证了焊补体自身的强度，又保证了焊补修复体与修复部位的耐火材料粘结牢靠。

4、本发明的使用方法采用的焊枪至破损处的焊补距离为10～50厘米，焊枪相对于所述工业窑炉内壁的焊补角度为60～120度，能够确保将喷出的锆莫来石质高温陶瓷焊补料尽可能多地喷射到需要修复的部位，尽可能地减少回弹和飞溅。既保证了高温陶瓷焊补料的最大利用率，又最大限度的减少了回弹和飞溅对玻璃生产带来的影响。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。下列实施例中采用的原料如下(单位wt％)：

原料名称	ZrO₂	Al₂O₃	SiO₂	Al	来源
						电熔刚玉	-	＞99	＜0.1	-	三门峡电熔刚玉有限责任公司，电熔级，-2毫米
锆莫来石	33～37	42～45	16～20	-	开封特种耐火材料有限公司，一级，-2毫米
						莫来石	-	70～75	25～30	-	湖南辰溪华中莫来石有限公司，一级，-2毫米
锆刚玉	24～30	50～60	＜0.5	-	河南锐石投资集团股份有限公司，一级，-2毫米
						金属铝粉	-	-	-	＞99	上海文珺化工有限公司，99 级，-100目
熔融石英	-	-	＞99.9	-	新沂大韩矿业有限公司，一级，-2毫米
						石英砂	-	-	＞99	-	上海庆珍磨料有限公司，99 级，-2毫米
锆英砂	66～67	-	33～34	-	广州市佳柏贸易有限公司，一级，-2毫米

实施例1高温陶瓷焊补料配制

将8wt％的电熔刚玉，9wt％的锆莫来石，11wt％的莫来石，4wt％的锆刚玉，13wt％的金属铝粉，10wt％的熔融石英，13wt％的石英砂，32wt％的锆英砂混合搅拌均匀成为高温陶瓷焊补料1。

将7wt％的电熔刚玉，10wt％的锆莫来石，12wt％的莫来石，5wt％的锆刚玉，10wt％的金属铝粉，11wt％的熔融石英，12wt％的石英砂，33wt％的锆英砂混合搅拌均匀成为高温陶瓷焊补料2。

将8wt％的电熔刚玉，8wt％的锆莫来石，10wt％的莫来石，3wt％的锆刚玉，18wt％的金属铝粉，9wt％的熔融石英，12wt％的石英砂，32wt％的锆英砂混合搅拌均匀成为高温陶瓷焊补料3。

将9wt％的电熔刚玉、8wt％的锆莫来石，11wt％的莫来石，4wt％的锆刚玉，13wt％的金属铝粉，9wt％的熔融石英，14wt％的石英砂，32wt％的锆英砂混合搅拌均匀成为高温陶瓷焊补料4。

由于上述制备的高温陶瓷焊补料1～4所述的ZrO₂来自于锆莫来石、锆刚玉和锆英砂的一种或几种，其主晶相为锆英石。

由于上述制备的高温陶瓷焊补料1～4所述的Al₂O₃来自于电熔刚玉、锆莫来石、莫来石、锆刚玉和金属铝粉的一种或几种。所述SiO₂来自于熔融石英、锆莫来石、莫来石和石英砂的一种或几种。在高温下，所述的Al₂O₃与所述SiO₂发生化学反应，生成的主晶相为莫来石。

由于上述制备的高温陶瓷焊补料1～4的主要晶相为锆英石和莫来石，所以更佳地，上述制备的高温陶瓷焊补料称为“锆莫来石质高温陶瓷焊补料”。

由于上述制备的高温陶瓷焊补料1～4自身均含有重量百分比8～10％锆莫来石，在高温状态下，自身含有的锆莫来石可以作为新的晶相锆莫来石的晶种，有利于新的晶相锆莫来石的形成。因此，在高温下，上述制备的高温陶瓷焊补料会更快速、更彻底的转化为锆莫来石。这些高温陶瓷焊补料1～4中，Al₂O₃的重量百分含量为35～43％；SiO₂的重量百分含量为35～45％；ZrO₂的重量百分含量为19～30％。

实施例2高温陶瓷焊补料修补试验

将实施例1配制的高温陶瓷焊补料1～4分别对具有相同大小破损处的工业炉窑进行修补，修补过程如下：配制好的高温陶瓷焊补料在助燃气体氧气载流作用下从焊枪喷向工业窑炉的破损处，采用的工艺参数如表1所示，在该破损处所述高温陶瓷焊补料的燃料颗粒燃烧产生出高温，将所述高温陶瓷焊补料的耐火材料颗粒和该破损处的耐火材料软化熔融，从而使该破损处同所述高温陶瓷焊补料的耐火材料牢固地焊接在一起，达到修复炉窑的目的。经测量，修复处均满足表2所列的指标：

表1

名称	单位	第1组参数	第2组参数	第3组参数
					焊补料输出量	公斤/小时	100	200	300
氧气流量	立方米/秒(标准状态)	10	20	30
					焊补距离	厘米	10	30	50
焊补角度	度	60	90	120

表2

名称	单位	两端值	测量方法
				焊补粘结抗折强度	MPa	＞12	耐火材料常温抗折强度试验方法 GB/T3001-2007
耐压强度	MPa	＞80	耐火材料常温耐压强度试验方法 GB/T5072-2008
				荷重软化温度 T0.6	℃	＞1600	耐火材料荷重软化温度测试方法 GB/T5989-2008
热膨胀率1300℃	％	1.2～1.3	耐火材料热膨胀试验方法GB/T 7320-2008
				耐火度	℃	＞1730	耐火材料耐火度试验方法GB/T7322-2007

[0039] 本发明将锆莫来石质高温陶瓷焊补料装入专用焊补机，将氧气连接至焊补机。调节焊补料输出量和氧气流量，以确保工艺参数处于最佳范围内。将专用水冷焊补枪伸入炉窑内部，并到达需要修复的部位，调节水冷焊补枪的焊补距离和焊补角度，以确保工艺参数处于最佳范围内。开启焊补机，开始焊补，并在焊补过程中，根据实际焊补情况，调节各个工艺参数，以确保最佳焊补质量。将焊补工艺参数调节至最佳状态时，既能够保证焊补质量达到最佳效果，又能够最大可能地减少对生产的影响。

由于玻璃液和碱蒸气具有极其强的侵蚀性，所以选用抗侵蚀能力较强的ZrO₂作为主要成分。再加上玻璃窑工作时两侧火焰来回交替燃烧，导致玻璃窑内部温度变化较大，所以选用抗热震稳定性较好的莫来石作为主要成分。

由于由锆莫来石、锆刚玉、锆英砂等三种原料所贡献的ZrO₂成分，能够抵御玻璃液和各种气流的侵蚀；由电熔刚玉、锆莫来石、莫来石、锆刚玉、金属铝粉等原料所贡献的Al₂O₃在高温下能够与熔融石英、石英砂等原料所贡献的SiO₂经过化学反应形成莫来石相，加上直接加入的锆莫来石、莫来石，能够抵御燃烧带来的温度变化。由于金属铝粉在高温下与氧气反应，发出大量的热，将喷出的耐火材料颗粒和受喷表面的耐火材料软化熔融，从而使作业面耐火砖同耐火粉料牢固地“焊”在一起。所以，本发明的高温陶瓷焊补料能够在玻璃窑得到成功应用。

综上所述，本发明的高温陶瓷焊补料的使用方法采用的高温陶瓷焊补料比现有硅质高温陶瓷焊补料具有更好的抗侵蚀能力、更好的抗热震稳定性和焊接牢固的特点，降低了工业炉窑的使用成本，减少因工业炉窑破损带来的损失，适于大规模推广应用。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims

1.一种高温陶瓷焊补料的使用方法，其特征在于，所述高温陶瓷焊补料包括35～43％重量百分含量的Al₂O₃、35～45％重量百分含量的SiO₂和19～30％重量百分含量的ZrO₂，所述高温陶瓷焊补料在助燃气体载流作用下从焊枪喷向工业窑炉的破损处，在该破损处所述高温陶瓷焊补料的燃料颗粒燃烧产生出高温，将所述高温陶瓷焊补料的耐火材料颗粒和该破损处的耐火材料软化熔融，从而使该破损处同所述高温陶瓷焊补料的耐火材料牢固地焊接在一起，达到修复炉窑的目的，其中，所述高温陶瓷焊补料的输出量为100～300公斤/小时；所述助燃气体的流量为10～30立方米/秒；所述焊枪至所述破损处的焊补距离为10～50厘米，所述焊枪相对于所述工业窑炉内壁的焊补角度为60～120度。

2.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于，所述助燃气体为氧气，所述焊枪是水冷焊补枪。

3.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于，所述Al₂O₃的重量百分含量为43％，所述SiO₂的重量百分含量为35％，所述ZrO₂的重量百分含量为22％；或者，所述Al₂O₃的重量百分含量为35％，所述SiO₂的重量百分含量为45％，所述ZrO₂的重量百分含量为20％；或者，所述Al₂O₃的重量百分含量为35％，所述SiO₂的重量百分含量为35％，所述ZrO₂的重量百分含量为30％。

4.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于，所述Al₂O₃来自于电熔刚玉、锆莫来石、莫来石、锆刚玉和金属铝粉的一种或几种，所述SiO₂来自于熔融石英、锆莫来石、莫来石和石英砂的一种或几种，所述ZrO₂来自于锆莫来石、锆刚玉和锆英砂的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的使用方法，其特征在于，所述电熔刚玉的重量百分含量为7～9％，所述锆莫来石的重量百分含量为8～10％，所述莫来石的重量百分含量为10～12％，所述锆刚玉的重量百分含量为3～5％，所述金属铝粉的重量百分含量为10～18％，所述熔融石英的重量百分含量为9～11％，所述石英砂的重量百分含量为12～14％，所述锆英砂的重量百分含量为32～33％。

6.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于，所述电熔刚玉的重量百分含量为8％，所述锆莫来石的重量百分含量为9％，所述莫来石的重量百分含量为11％，所述锆刚玉的重量百分含量为4％，所述金属铝粉的重量百分含量为13％，所述熔融石英的重量百分含量为10％，所述石英砂的重量百分含量为13％，所述锆英砂的重量百分含量为32％。

7.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于，所述电熔刚玉的重量百分含量为7％，所述锆莫来石的重量百分含量为10％，所述莫来石的重量百分含量为12％，所述锆刚玉的重量百分含量为5％，所述金属铝粉的重量百分含量为10％，所述熔融石英的重量百分含量为11％，所述石英砂的重量百分含量为12％，所述锆英砂的重量百分含量为33％。

8.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于，所述电熔刚玉的重量百分含量为8％，所述锆莫来石的重量百分含量为8％，所述莫来石的重量百分含量为10％，所述锆刚玉的重量百分含量为3％，所述金属铝粉的重量百分含量为18％，所述熔融石英的重量百分含量为9％，所述石英砂的重量百分含量为12％，所述锆英砂的重量百分含量为32％。

9.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于，所述电熔刚玉的重量百分含量为9％，所述锆莫来石的重量百分含量为8％，所述莫来石的重量百分含量为11％，所述锆刚玉的重量百分含量为4％，所述金属铝粉的重量百分含量为13％，所述熔融石英的重量百分含量为9％，所述石英砂的重量百分含量为14％，所述锆英砂的重量百分含量为32％。