CN101851109B - 高温陶瓷焊补料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高温陶瓷焊补料,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,较佳地,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,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,ZrO2来自于锆莫来石、锆刚玉和锆英砂的一种或几种,本发明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
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。
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使用选用相同或相近的材料进行焊补修复,才能确保焊补结果长久可靠。
玻璃窑焊补料主要使用硅质、锆刚玉质和镁质耐火材料构筑而成。目前,硅质高温陶瓷焊补料在玻璃窑上应用已日趋成熟,但是锆莫来石质高温陶瓷焊补料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,该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,其特点是,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。
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。
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,生成莫来石。
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。
由于上述制备的高温陶瓷焊补料1~4的主要晶相为莫来石和锆英石,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:配置好的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。经测量,修复处均满足下列指标:
名称 | 单位 | 两端值 | 测量方法 |
焊补粘结抗折 | MPa | >12 | 耐火材料常温抗折强度试验方法 |
[0032]
强度 | 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 |
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 (5)
1.一种高温陶瓷焊补料,其特征在于,由电熔刚玉、锆莫来石、莫来石、锆刚玉、金属铝粉、熔融石英、石英砂和锆英砂组成,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%。
2.根据权利要求1所述的高温陶瓷焊补料,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%。
3.根据权利要求1所述的高温陶瓷焊补料,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%。
4.根据权利要求1所述的高温陶瓷焊补料,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%。
5.根据权利要求1所述的高温陶瓷焊补料,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%。
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