CN103951447A

CN103951447A - MgO-MgO·Al2O3质高温陶瓷焊补材料及其使用方法

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Publication number: CN103951447A
Application number: CN201410160690.7A
Authority: CN
Inventors: 周建东; 沈清文; 李新荣; 辜孔良
Original assignee: SHANGHAI JIEHUI FURNACE NEW TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI JIEHUI FURNACE NEW TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-04-21
Filing date: 2014-04-21
Publication date: 2014-07-30

Abstract

本发明涉及一种MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料，包括47～49%重量百分比的MgO以及48～56%重量百分比的Al₂O₃，本发明的高温陶瓷焊补材料可用于维修镁质或镁铝尖晶石质耐火材料砌筑而成的工业炉窑，延长其使用寿命，以满足在燃料改变的发展趋势下对工业炉窑维修材料多样化这一需求。本发明还涉及到上述MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料的使用方法。特点为：将高温陶瓷焊补材料装入高温陶瓷焊补机，配置好的高温陶瓷焊补料在助燃气体作用下从焊枪喷向工业窑炉的破损处，在该破损处高温陶瓷焊补料的燃料颗粒与氧气发生燃烧产生出高温，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。这种使用方法能够保证焊补质量达到最佳效果以及最大可能地减少对生产的影响。

Description

MgO-MgO·Al2O3质高温陶瓷焊补材料及其使用方法

技术领域

本发明涉及热态维修的技术领域，特别涉及工业炉窑热态维修的技术领域，具体是指一种用于镁质或镁铝尖晶石质耐火材料砌筑而成的工业炉窑的MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料及其使用方法。

背景技术

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，原先使用天然气、煤气、重油为燃料，其寿命一般在8年左右，近两三年，石油焦由于低廉的价格，作为燃料在工业炉窑（尤其是玻璃炉窑）上的应用越来越广泛，石油焦是石油化工行业的下脚料，虽然在热值方面满足炉窑的生产要求，但是由于石油焦含有大量的硫化物和其他有害挥发分，而硫在高温下，生成二氧化硫，二氧化硫对玻璃窑常用的硅质耐火砖侵蚀非常严重，故玻璃窑的寿命大幅度下降，对炉窑的侵蚀也明显加剧，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。且随着石油焦新燃料的出现，现有耐火材料砌筑的各种工业炉窑已无法满足新燃料的需求，炉窑寿命急剧缩短，以浮法玻璃窑为例，原先使用硅质材料的部位熔损加剧，导致炉窑寿命大幅度缩短，有的甚至还达不到原先的一半，玻璃窑寿命从原先的8年以上，缩短为3～4年。

目前，工业炉窑热态维修的传统方法主要是局部拆除后重新砌筑，或者喷涂、浇注施工，但对于炉窑内部的很多部位，传统方法无法进行维修，尤其是局部较大的损坏，这会导致炉窑被迫停产，造成巨大的经济损失。

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，其中，镁质或镁铝尖晶石质材料由于其优越的抗侵蚀性和热稳定性，正在逐渐代替现有硅质耐火材料，在玻璃窑上的应用越来越广泛。使用镁质或镁铝尖晶石质耐火材料来砌筑玻璃窑的蓄热室内墙、外墙、碹顶，甚至格子体已越来越常见。由于镁质或镁铝尖晶石质耐火材料具有非常优越的抗侵蚀性能，故玻璃窑炉的寿命能够得到大幅度提高，根据已有经验，能比硅质耐火材料砌筑的玻璃窑使用寿命延长1—2年。

由于各种炉窑所采用的砌筑材料各不相同，使用条件（如环境气氛和温度）也都千差万别，故需要开发不同材质的高温陶瓷焊补材料来适应不同的炉窑。

现有的发明专利（CN102140035B）公开了一种镁铬质高温陶瓷焊补材料，主要针对镁铬质耐火材料砌筑的工业炉窑进行维修，相关的报道中也有使用锆莫来石质高温陶瓷焊补材料对工业炉窑进行维修，但是，这两项技术还不能满足镁质或镁铝尖晶石质耐火材料在玻璃窑和其他工业炉窑上迅猛发展这一需求。为了适应燃料改变这一趋势，需要开发更多种类的耐火材料来满足在工业炉窑对维修材料种类的丰富需求。

发明内容

本发明的一个目的是为了克服上述问题，提供一种与镁质或镁铝尖晶石质耐火材料相匹配的、用于维修工业炉窑以及延长其使用寿命、以满足工业炉窑对维修材料多样化这一需求的MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料。

本发明的另一个目的是提供了一种上述的MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料的使用方法

为了实现上述目的，在本发明的第一方面，提供了一种MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料，其特点是，包括47～49%重量百分比的MgO以及48～56%重量百分比的Al₂O₃。

较佳地，所述的MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料的主要矿物相为方镁石和镁铝尖晶石。

较佳地，所述的MgO来自于电熔镁砂、烧结镁砂、电熔镁铝尖晶石、烧结镁铝尖晶石中的至少一种或几种，所述的Al₂O₃来自于金属铝粉、电熔白刚玉、致密电熔刚玉、电熔镁铝尖晶石、烧结镁铝尖晶石中的至少一种或几种。

更佳地，所述的电熔镁砂的重量百分比为30～35%，所述的烧结镁砂的重量百分比为22～23%，所述的电熔镁铝尖晶石的重量百分比5～8%，所述的烧结镁铝尖晶石的重量百分比为6～8%，所述的电熔白刚玉的重量百分比为5～8%，所述的致密电熔刚玉的重量百分比为12～13%，所述的金属铝粉的重量百分比为15～20%。

更佳地，所述的电熔镁砂的重量百分比为33%，所述的烧结镁砂的重量百分比为22%，所述的电熔镁铝尖晶石的重量百分比5%，所述的烧结镁铝尖晶石的重量百分比为8%，所述的电熔白刚玉的重量百分比为5%，所述的致密电熔刚玉的重量百分比为12%，所述的金属铝粉的重量百分比为15%。

更佳地，所述的电熔镁砂的重量百分比为30%，所述的烧结镁砂的重量百分比为22%，所述的电熔镁铝尖晶石的重量百分比6%，所述的烧结镁铝尖晶石的重量百分比为7%，所述的电熔白刚玉的重量百分比为6%，所述的致密电熔刚玉的重量百分比为13%，所述的金属铝粉的重量百分比为16%。

更佳地，所述的电熔镁砂的重量百分比为31%，所述的烧结镁砂的重量百分比为23%，所述的电熔镁铝尖晶石的重量百分比为5%，所述的烧结镁铝尖晶石的重量百分比为6%，所述的电熔白刚玉的重量百分比为5%，所述的致密电熔刚玉的重量百分比为12%，所述的金属铝粉的重量百分比为18%。

在本发明的第二方面，提供了一种所述的MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料的使用方法，其特点是，分为以下步骤：

（1）将各种原料按照比例称重，混合搅拌均匀后，装入高温陶瓷焊补机。

（2）将配置好的高温陶瓷焊补料在助燃气体载流氧气作用下从焊枪喷向工业窑炉的破损处，在该破损处高温陶瓷焊补料的燃料颗粒金属铝粉与氧气发生剧烈反应，燃烧产生出高温。

较佳地，所述的高温陶瓷焊补料的输出量是90～350公斤/小时，所述的氧气的流量为8～35立方米/秒，所述的焊枪与所述的破损处之间的焊补距离为10～50厘米，所述的焊枪与所述的破损处之间的焊补角度为50～130度。

较佳地，其特征在于，所述焊枪为水冷焊补枪。

本发明的有益效果具体在于：高温陶瓷焊补材料中的金属铝粉在高温下与氧气发生剧烈燃烧，一方面提供巨大热量，将耐火颗粒熔融，另一方面，金属铝粉与氧气反应，生成新的物质氧化铝Al₂O₃，氧化铝Al₂O₃自身是一种高耐火度的高级耐火材料，而且在高温下，新生成的氧化铝Al₂O₃会与氧化镁MgO发生反应，生成镁铝尖晶石MgO·Al₂O₃。而材料本身含有镁铝尖晶石MgO·Al₂O₃，作为晶种，会促进氧化铝Al₂O₃与氧化镁MgO反应更迅速、更彻底。由于最终高温陶瓷焊补材料中的主要化学成分为氧化镁MgO和氧化铝Al₂O₃，主要矿物相为方镁石和镁铝尖晶石，故将这种材料称作为MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料。属于一种新型焊补材料，满足了工业炉窑对维修材料需求的多样性，可以适应燃料改变这一趋势。

本发明中的MgO来自于电熔镁砂、烧结镁砂、电熔镁铝尖晶石、烧结镁铝尖晶石中的至少一种或几种，Al₂O₃来自于金属铝粉以及电熔镁铝尖晶石、烧结镁铝尖晶石、电熔白刚玉以及致密电熔刚玉中的至少一种或几种，原料十分易于取得，制备也十分方便，也适合大规模的生产。

本发明的MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料的使用方法的有益效果在于，其使用方法十分简便，只需将高温陶瓷焊补料从焊枪喷向工业窑炉的破损处，便可达到修复炉窑的目的。这种使用方法能够保证焊补质量达到最佳效果以及最大可能地减少对生产的影响。

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。以下的百分比都为重量百分比。

实施例中采用的原料如下：

实施例1

MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料配制。

将33%的电熔镁砂，22%的烧结镁砂，5%的电熔镁铝尖晶石，8%的烧结镁铝尖晶石，5%的电熔白刚玉为，12%的致密电熔刚玉，15%的金属铝粉混合搅拌均匀成MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料1。

实施例2

将30%的电熔镁砂，22%的烧结镁砂，6%的电熔镁铝尖晶石，7%的烧结镁铝尖晶石，6%的电熔白刚玉为，13%的致密电熔刚玉，16%的金属铝粉混合搅拌均匀成MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料2。

实施例3

将31%的电熔镁砂，23%的烧结镁砂，5%的电熔镁铝尖晶石，6%的烧结镁铝尖晶石，5%的电熔白刚玉为，12%的致密电熔刚玉，18%的金属铝粉混合搅拌均匀成MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料3。

实施例4

将实施例1～3所配制的MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料装入高温陶瓷焊补机，配置好的MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料在助燃气体载流氧气作用下从焊枪喷向工业窑炉的破损处，在该破损处MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料的燃料颗粒与氧气发生剧烈反应，燃烧产生出高温，将MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材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MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料的耐火材料牢固地焊接在一起，达到修复炉窑的目的。

MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料的输出量是90～350公斤/小时，氧气的流量为8～35立方米/秒，焊枪与破损处之间的焊补距离为10～50厘米，焊枪与破损处之间的焊补角度为50～130度，更为具体的实施方式如下：

MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料是90公斤/小时，氧气的流量为8立方米/秒，焊枪与破损处之间的焊补距离为10厘米，焊枪与破损处之间的焊补角度为50度。

MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料是150公斤/小时，氧气的流量为12立方米/秒，焊枪与破损处之间的焊补距离为12厘米，焊枪与破损处之间的焊补角度为60度。

MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料是150公斤/小时，氧气的流量为15立方米/秒，焊枪与破损处之间的焊补距离为15厘米，焊枪与破损处之间的焊补角度为90度.

MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料是200公斤/小时，氧气的流量为20立方米/秒，焊枪与破损处之间的焊补距离为30厘米，焊枪与破损处之间的焊补角度为90度.

MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料是250公斤/小时，氧气的流量为25立方米/秒，焊枪与破损处之间的焊补距离为40厘米，焊枪与破损处之间的焊补角度为120度。

MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料是350公斤/小时，氧气的流量为35立方米/秒，焊枪与破损处之间的焊补距离为50厘米，焊枪与破损处之间的焊补角度为130度。

详细步骤如下：

步骤一：按照上述各个工艺参数将MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料装入专用焊补机，将氧气连接至焊补机。根据上述工艺参数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。

步骤二：将专用水冷焊补枪伸入炉窑内部，并到达需要修复的部位。根据上述工艺参数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值。

步骤三：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。

经测量，MgO-MgO.Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料技术指标如下

综上，本发明的MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料中的金属铝粉在高温下与氧气发生剧烈燃烧，一方面提供巨大热量，将耐火颗粒熔融，另一方面，金属铝粉与氧气反应，生成新的物质氧化铝Al₂O₃，氧化铝Al₂O₃自身是一种高耐火度的高级耐火材料，而且在高温下，新生成的氧化铝Al₂O₃会与氧化镁MgO发生反应，生成镁铝尖晶石MgO·Al₂O₃。而材料本身含有镁铝尖晶石MgO·Al₂O₃，作为晶种，会促进氧化铝Al₂O₃与氧化镁MgO反应更迅速、更彻底。由于最终高温陶瓷焊补材料中的主要化学成分为氧化镁MgO和氧化铝Al₂O₃，主要矿物相为方镁石和镁铝尖晶石，故将这种材料称作为MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料。属于一种新的焊补材料，满足了工业炉窑对维修材料需求的多样性，可以适应燃料改变这一趋势。

本发明的MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料中主要矿物相为方镁石和镁铝尖晶石。其中的MgO来自于电熔镁砂、烧结镁砂、电熔镁铝尖晶石、烧结镁铝尖晶石中的至少一种或几种，Al₂O₃来自于金属铝粉以及电熔镁铝尖晶石、烧结镁铝尖晶石、电熔白刚玉以及致密电熔刚玉中的至少一种或几种，原料十分易于取得，制备也十分方便，也适合大规模的生产。

综上，本发明的MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料的使用方法中，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。

将焊补机的焊补料输出量和氧气流量调节至工艺参数要求范围之内时，能够确保将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。

将水冷焊补枪的焊补距离和焊补角度调节至工艺参数要求范围之内时，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。

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MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料，其特征在于，包括47～49%重量百分比的MgO以及48～56%重量百分比的Al₂O₃。

2.根据权利要求1所述的MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料，其特征在于，所述的MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料的主要矿物相为方镁石和镁铝尖晶石。

3.根据权利要求1所述的MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料，其特征在于，所述的MgO来自于电熔镁砂、烧结镁砂、电熔镁铝尖晶石、烧结镁铝尖晶石中的至少一种或几种，所述的Al₂O₃来自于金属铝粉以及电熔镁铝尖晶石、烧结镁铝尖晶石、电熔白刚玉以及致密电熔刚玉中的至少一种或几种。

4.根据权利要求3所述的MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料，其特征在于，所述的电熔镁砂的重量百分比为30～35%，所述的烧结镁砂的重量百分比为22～23%，所述的电熔镁铝尖晶石的重量百分比为5～8%，所述的烧结镁铝尖晶石的重量百分比为6～8%，所述的电熔白刚玉的重量百分比为5～8%，所述的致密电熔刚玉的重量百分比为12～13%，所述的金属铝粉的重量百分比为15～20%。

5.根据权利要求4所述的MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料，其特征在于，所述的电熔镁砂的重量百分比为33%，所述的烧结镁砂的重量百分比为22%，所述的电熔镁铝尖晶石的重量百分比为5%，所述的烧结镁铝尖晶石的重量百分比为8%，所述的电熔白刚玉为的重量百分比为5%，所述的致密电熔刚玉的重量百分比为12%，所述的金属铝粉的重量百分比为15%。

6.根据权利要求4所述的MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料，其特征在于，所述的电熔镁砂的重量百分比为30%，所述的烧结镁砂的重量百分比为22%，所述的电熔镁铝尖晶石的重量百分比6%，所述的烧结镁铝尖晶石的重量百分比为7%，所述的电熔白刚玉的重量百分比为6%，所述的致密电熔刚玉的重量百分比为13%，所述的金属铝粉的重量百分比为16%。

7.根据权利要求4所述的MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料，其特征在于，所述的电熔镁砂的重量百分比为31%，所述的烧结镁砂的重量百分比为23%，所述的电熔镁铝尖晶石的重量百分比5%，所述的烧结镁铝尖晶石的重量百分比为6%，所述的电熔白刚玉为5%，所述的致密电熔刚玉的重量百分比为12%，所述的金属铝粉的重量百分比为18%。

8.一种权利要求1所述的MgO-MgO·Al₂O₃质高温陶瓷焊补材料的使用方法，其特征在于，所述的使用方法包括以下步骤：

（1）将各种原料按照比例称重，混合搅拌均匀后，装入高温陶瓷焊补机；

（2）将配置好的高温陶瓷焊补料在助燃气体载流氧气作用下从焊枪喷向工业窑炉的破损处，在该破损处高温陶瓷焊补料的燃料颗粒与氧气发生剧烈反应，燃烧产生出高温；

（3）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。

9.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，所述的高温陶瓷焊补料的输出量是90～350公斤/小时，所述的氧气的流量为8～35立方米/秒，所述的焊枪与所述的破损处之间的焊补距离为10～50厘米，所述的焊枪与所述的破损处之间的焊补角度为50～130度。

10.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，所述的焊枪为水冷焊补枪。