CN1548913A

CN1548913A - 一种陶瓷焊补料与修补焦炉使用的设备及修补焦炉方法

Info

Publication number: CN1548913A
Application number: CNA031310877A
Authority: CN
Inventors: 石宝国
Original assignee: 王荣贤
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2004-11-24

Abstract

本发明涉及一种焦炉修补使用的陶瓷焊补料；本发明还涉及修补焦炉的设备及修补焦炉的方法。陶瓷焊补料，其组分及含量为：SiO₂75～85％，Si 8～15％，Al 4～8％，CaO或FeO 1～2％。焦炉陶瓷焊补机，料斗、圆盘给料装置、输料氧气供给装置和焊枪，它还包括密封的混料器，混料器的入口与圆盘给料装置的出口由输料斗连接，混料器的入口设在前面，输料氧气供给装置的氧气喷嘴置于混料器内并位于混料器的入口的后面；输料管将焊枪与混料器的出口连接。修补焦炉的方法，使陶瓷焊补机在所需供料速度下，在混料器内氧气喷嘴喷射出氧气产生的负压作用下，将陶瓷焊补料吸入混料器内先同空气混合，再在氧气的输送下，通过输料管，进入焊枪送至修补区域。

Description

一种陶瓷焊补料与修补焦炉使用的设备及修补焦炉方法

技术领域本发明涉及工业窑炉修补所使用的一种陶瓷焊补料，特别是涉及一种焦炉修补所使用的陶瓷焊补料；本发明还涉及使用陶瓷焊补料修补焦炉所使用的设备；本发明还涉及应用陶瓷焊补料与设备修补焦炉的方法。

背景技术在焦炉正常生产操作过程中，由于下述原因造成焦炉炉墙的损坏：反复装煤推焦使焦炉炭化室炉墙在炉头部位的温度变化；生产过程中，摘上炉门、推焦时产生的机械应力；物理化学作用使焦炉炉墙产生剥蚀、麻面；损坏的炉墙壁表面堆积的石墨对炭化室炉墙砖产生渗碳作用，使炉墙表面进一步剥落，甚至产生较大面积的脱落。根据焦炉生产的特殊操作条件，要求修理焦炉必须具备以下条件：第一、焦炉修理尽可能在热态条件下进行，不要随意冷炉、凉炉；第二、焦炉修补操作要简单，工作效率要高，修补时间要短；第三、有适宜的修补能力，既要保证修补效率，又要保证修补质量。

一段时间以来，采用火焰焊补方法来实现焦炉的修补，这种火焰焊补修炉方法使用火焰焊补料，其化学成份是二氧化硅(SiO₂)，火焰焊补料中二氧化硅的含量在98％以上；使用的火焰焊补机由输料机、焊枪、燃烧氧气供给装置、输料氧气供给装置、燃气(丙烷或乙炔)供给装置、冷却水等组成；工作时，火焰焊补料装在封闭的料斗中，在0.5MPa的氧气压力下，通过给料器将火焰焊补料输出，再通过输料氧气经输料管送至焊枪喷咀；另外，燃烧氧气和燃气通过不同的管路送至焊枪喷咀，在喷咀内先混合以后再燃烧，形成喷射火焰；与此同时，焊补料在输送氧气的输送下喷至火焰中，加热到软化或熔化状态，粘附到需要修补的炉墙表面。

目前，修补焦炉的火焰焊枪装置喷射能力最大为45kg/h，一般的火焰焊枪喷射能力为15-30kg/h。火焰焊补修补焦炉一方面由于喷射能力低而影响工作效率，另一方面，使用的介质多、管线复杂，特别是氧气消耗量达到100Nm³/h，需设置专用管道将氧气通至修补焦炉的现场，方可满足焊补的需求，因而，制约其在焦炉和其它工业窑炉修补上的广泛使用。再者，氧气同燃气先混和以后再燃烧，形成喷射火焰，火焰温度高达2300℃，在这样高温的情况下对将要修补的炉墙及周围砖墙的物理化学性能均造成不良影响。还有，火焰焊枪高温环境中工作，并且焊枪喷咀又处于高温燃烧的状态下，焊枪必须使用低温水介质进行冷却。挂料时间在一年左右。

英国专利1330894(申请号：50836/70，申请日期：1970年10月26日)首次提出了陶瓷焊补工艺，该工艺是将耐火粉料和可燃物混合在一起，在氧气的输送下，喷向高温的、将要修补的炉墙表面，可燃物中含有一定细度要求的铝和硅作为燃料，与氧气充分燃烧，以高度放热的方式，在将要修补的炉墙表面产生氧化反应，将耐火材料软化或熔化粘附在炉墙表面，达到对损坏部位修补的目的。这项英国专利，仅提出了陶瓷焊补工艺的基本原理和方法。并且，在陶瓷焊补过程中，陶瓷焊补料如何通过氧气安全、稳定、可靠地输送至修补区域存在许多问题，可燃物颗粒在氧气存在的条件下常常会带来某些危险。为了避免使用氧气输送陶瓷焊补料带来的危险，1990年2月1日，公开号为CN1039894A，申请号为89106091.1的中国发明专利公开说明书中有相应内容，该发明公开说明书提供了一种粉料供给系统，该系统能够可靠而稳定地使粉料进入输送氧气中，从而可以在单位时间内安全、可靠、稳定地把可燃烧、易氧化粉粒送到了富氧气流中而不会或很少发生过早引燃的危险。该方法所采用的技术方案是：将可燃粉粒引入第一气体(空气)中，而富氧气体在气压作用下通过吸入区并在该区内产生抽吸作用，使可燃颗粒和第一气体被抽入吸入区，于是被吸入的可燃粉粒、第一气体与富氧气体一起被送到反应区；在送至反应区的输送管路上设置有氮气输入口，氮气由氮气瓶或者铺设至现场的氮气管道输送。这种方法存在一定的局限性，在无氮气供应装置的情况下，不能实施。发明人经过近百次的陶瓷焊补料配方与粒度的探索、筛选试验，寻找到一种陶瓷焊补料，并经过反复研究与改进，设计了一种焦炉陶瓷焊补机。

发明内容本发明的目的是提供一种陶瓷焊补料，本发明的另外目的是提供应用该陶瓷焊补料修补焦炉使用的陶瓷焊补机；本发明的目的之三是提供一种应用本发明的陶瓷焊补料与陶瓷焊补机实现修补焦炉的方法。

一种陶瓷焊补料，其特征在于其组分及含量为：

二氧化硅 SiO₂ 75～85％

硅 Si 8～15％

铝 Al 4～8％

氧化钙或氧化亚铁CaO或FeO 1～2％

其中二氧化硅中各级粒径含量比例为：1.0～3.0mm的颗粒料15～30％，0.1～1.0mm的颗粒料60～70％，小于0.1.mm的颗粒料10～20％；

可燃物硅的平均粒度不超过50μm；可燃物铝的平均粒度不超过50μm。

陶瓷焊补料在高温条件下软化或熔化后要保证有一定的流动性从而使陶瓷焊补料有较好的填充能力。陶瓷焊补料中的主要成份是耐火料(二氧化硅)，耐火料要选择级配料——即耐火料中的粒径范围的用量要适当，即要保证修补料有较高的致密性、较低的气孔率，同时级配颗粒料有较好的填充能力，便于焦炉面积较大、深度较深部位的修补。另外，级配耐火料的陶瓷焊补料，在温度变化较大的情况下能够吸收产生的膨胀的收缩，从而保证修补料的良好的热态性能。陶瓷焊补料大颗粒料粒径的选择依据是：第一，级配料性能要求；第二，不同的修补部位，陶瓷焊补料的粒径要求不一样；第三，根据气流的输送能力确定粒径。陶瓷焊补料中大颗粒临界粒度的选择和确定，要以最大粒径的耐火颗粒在氧气的输送下不会沉降而影响料的均匀输送为原则，因而，陶瓷焊补料中耐火颗粒的最大粒径不应大于3mm。

陶瓷焊补料中可燃物(硅、铝)的选择在于使形成陶瓷焊补料的化学成份与炭化室硅砖炉墙的化学组成匹配，使陶瓷焊补料与原炉墙壁具的相似的物理化学性能，进而保证挂料时间。因为陶瓷焊补料是由有一定流速的氧气输送，可燃物喷至高温炉墙表面的停滞时间短，所以对可燃物硅与铝粒度要求的范围是以保证可燃物燃烧速度快、氧化反应完全为确定依据。

陶瓷结构具有高熔点、较高的高温强度和较小的高温蠕变性能，较好的耐热震性、抗腐蚀性、抗氧化性及高温下稳定的化学性质。陶瓷结构的弱点是脆性较大，耐机械冲击差。焦炉推焦过程中对焦炉炉墙，特别是对机方炉头产生较大的冲击力。为解决这样的问题，最好的办法就是在焦炉正常生产温度范围内，产生和增加陶瓷中的液相物质，使得在陶瓷修补料与修补炉墙的表面之间、陶瓷修补料颗粒之间有液相物质存在，从而增加柔韧性、增强抗冲击能力。因而，在陶瓷焊补料中配置有液相物质生成剂(氧化钙或氧化亚铁)。

在硅质制品的物系中存在CaO-Al₂O₃-SiO₂系统有实际意义，该系统中共熔液相理论上是在1170℃条件下生成，实际上，由于有其它杂质存在，其共熔温度比理论值低；在硅质制品的物系中还有CaO-FeO-SiO₂系统，在该系统中产生液相的温度是1105℃，上述两物系生成液相的温度分别是1170℃和1105℃，焦炉正常生产的温度是1100-1300℃，适于焦炉正常生产温度。

本发明的第二目的应用陶瓷焊补料修补焦炉使用的陶瓷焊补机采用如下技术方案：一种焦炉陶瓷焊补机，包括储存焊补料的料斗，置于料斗下面的园盘给料装置，输料氧气供给装置和焊枪；园盘给料装置与旋转轴连接，电机经动力输出装置传动旋转轴；其特征在于：它还包括密封的混料器，混料器的入口与园盘给料装置的出口由输料斗连接，混料器的入口设在前面(近于混料器的出口端)；输料氧气供给装置的氧气喷咀置于混料器内并位于混料器的入口的后面；输料管将焊枪与混料器的出口连接。

采用这种结构的焦炉陶瓷焊补机，焊补料从料斗装入，经园盘给料装置旋转输出后，一方面在重力的作用下经输料斗进入混料器，另一方面从氧气喷咀喷出的氧气产生的负压将陶瓷焊补料均匀地吸入混料器内，焊补料中的可燃物质在氧气条件下进行放热反应，没有目前使用的火焰焊补机的燃烧氧气供氧装置、燃气供给装置、冷却水装置等，所以本发明的陶瓷焊补机结构简单，使用方便。这种焦炉陶瓷焊补机经使用，其补料的喷射能力最大可达65公斤/时，而火焰焊补机的最大为45公斤/时。补料的喷射能力高于现有的火焰焊补机。与公开的陶瓷焊补方法比较，本发明的陶瓷焊补机不需要氮气供应装置，即可实现将陶瓷焊补料安稳定可靠输送的目的。

作为本发明的焦炉陶瓷焊补机的进一步完善，混料器上设有进气口，将进气口设在氧气喷咀入口的旁边，与进气口相接的进气管上安装有调节阀门；这样可调节气料比，以适应焦炉不同的修补部位之需要。

作为本发明的焦炉陶瓷焊补机的更进一步完善，园盘给料装置采用上、下两层给料园盘，并在上层给料园盘上设有通气孔；这样，在任何输送能力下，可保证不积料、不堆料、使园盘给料装置的进料口与出料口保持合理的间距，使焊补料具有稳定、均匀的料流进入混料器。

还可以采用变频调速器通过调节电机输出轴转速来调节园盘给料器的旋转速度。这样，可调节上、下两层给料园盘的旋转速度，从而调节相应的喷料能力。

还可在料斗内设有刮料板，保证陶瓷焊补料在料斗内不偏置、不堆积，使陶瓷焊补料均匀稳定地送入园盘给料装置；料斗设为敞开式，可在焊补操作时，尤其是焦炉炉墙出现大面积凹坑的情况下，根据需要加料，而不用停机加料，提高工作效率，缩短修补时间。

本发明的第三目的应用陶瓷焊补料与陶瓷焊补机修补焦炉的方法包括如下步骤：按照设计的组分与含量准备陶瓷焊补料；将上述配比的陶瓷焊补料从陶瓷焊补机料斗装入，根据需修补炉墙壁表面的损坏情况与陶瓷焊补料各组分的配比情况，调整园盘给料器的旋转轴的速度为10-30转/分；调整氧气压力值0.5±0.05MP；调整氧气流量50-65Nm³/h；调整调节阀门使气料比(氧气的流量Nm³与陶瓷焊补料的重量kg的比值)在1-3的范围内；调整喷料量为20-65kg/h；使陶瓷焊补机在设定所需的供料速度下，在混料器内氧气喷咀喷射出氧气产生的负压作用下，将陶瓷焊补料吸入混料器，在混料器内先同空气混合，然后在氧气的输送下，通过输料管，进入焊枪送至修补区域。

本发明不仅用于焦炉的修补，也能用于其它工业窑炉的修补。

本发明所提供的陶瓷焊补技术方案，经实践证明本发明的设备与方法能够均匀、安全、稳定的输送陶瓷焊补料，消除了易发生过早引燃的安全隐患，同时，能满足焦炉炉墙不同区域、不同损害的修补要求。

附图说明附图是本发明焦炉陶瓷焊补机的结构示意图。

具体实施方式实施例1，下面结合附图对本发明之二焦炉陶瓷焊补机作进一步说明。如图所示：一种焦炉陶瓷焊补机，包括储存焊补料的料斗1，置于料斗1下面的园盘给料装置2，输料氧气供给装置4和焊枪6；园盘给料装置2与旋转轴8连接，电机14经动力输出装置15传动旋转轴8；其特征在于：它还包括密封的混料器10，混料器10的入口与园盘给料装置2的出口由输料斗3连接，混料器10的入口设在前面；输料氧气供给装置4的氧气喷咀401置于混料器10内并位于混料器10的入口的后面，输料管5将焊枪6与混料器10的出口连接。

还可在混料器10上设有进气口11，将进气口11设在氧气喷咀4入口的旁边，与进气口11相接的进气管13上安装有调节阀门12；这样可调节气料比，以适应焦炉不同的修补部位之需要。

作为该焦炉陶瓷焊补机的进一步完善，园盘给料装置2采用上、下两层给料园盘201、202，并在上层给料园盘201上设有通气孔7；这样，在任何输送能力下，可保证不积料、不堆料、使园盘给料装置2的进料口与出料口保持合理的间距，使焊补料具有稳定、均匀的料流进入混料器10。

作为该焦炉陶瓷焊补机的更进一步完善，电机14安装有变频调速器16，利用变频调速器16通过调节电机输出轴转速来调节旋转轴8的旋转速度，这样，可调节上、下两层给料园盘201、202的旋转速度，从而调节相应的喷料能力。

作为该焦炉陶瓷焊补机的更进一步完善，可在料斗1内设有刮料板9，保证陶瓷焊补料在料斗内不偏置、不堆积，使陶瓷焊补料均匀稳定地送入园盘给料装置2；料斗1设为敞开式，可在焊补操作时，根据需要加料，而不用停机加料，提高工作效率。

实施例2，参照附图对本发明作全面描述：一种陶瓷焊补料，其特征在于其组分及含量为：

耐火料二氧化硅 85％

可燃物硅 10％

可燃物铝 4％

液相物质生成剂氧化钙 1％

其中耐火料二氧化硅中各级粒径含量比例为：1.0～3.0mm的颗粒料30％，0.1～1.0mm的颗粒料60％，小于0.1.mm的颗粒料10％；

可燃物硅的平均粒度为不超过50μm；铝的平均粒度为不超过50μm。

本实施例适于在焦炉正常生产条件下，焦炉炉墙壁出现大面积凹面和较为严重变形的损坏情况的修补；上述问题一般出现在炭化室内部而且温度较高，正常生产条件下，温度较为稳定。

陶瓷焊补操作方法与工作过程如下：首先将上述配比的陶瓷焊补料从料斗1装入，调整园盘给料器2的旋转轴8的速度为25转/分；调整喷料量为50kg/h；使用氧气气源开闭阀门调整氧气压力为0.5MP，氧气流量为65Nm³/h，调整调节阀门使气料比在1.3-1.2的范围内；经园盘给料装置2旋转输料后，一方面在重力的作用下经输料斗3进入混料器10，另一方面从氧气喷咀4喷出的氧气产生的负压将陶瓷焊补料均匀地吸入混料器10内，焊补料经与空气混合后在氧气的输送下经输料管5进入焊枪6送至修补区域，同时，焊补料中的可燃物质在氧气条件下进行放热反应，产生的热量将喷至修补炉墙表面的耐火料软化或熔化，达到修复的目的。

实施例3，一种陶瓷焊补料，其特征在于其组分及含量为：

耐火料二氧化硅 85％

可燃物硅 8％

可燃物铝 5％

液相物质生成剂氧化钙 2％

其中耐火料二氧化硅中各级粒径含量比例为：1.0～3.0mm的颗粒料25％，0.1～1.0mm的颗粒料65％，小于0.1.mm的颗粒料10％；

本实施例适于焦炉炭化室炉墙壁出现大面积剥蚀、熔洞，损坏部位较为集中的情况。

陶瓷焊补操作方法如下：首先要打开氧气气源开闭阀门将氧气压力调整为0.5MP，氧气流量为65Nm³/h，氧气从焊枪6喷出后，将上述配比的陶瓷焊补料从料斗1装入，启动电机14并调整园盘给料装置2的旋转轴8的速度为20转/分，调整喷料量为30kg/h；调整调节阀门使气料比在2.1-2.2的范围内；工作过程同于实施例2，从略。

实施例4，一种陶瓷焊补料，其特征在于其组分及含量为：

耐火料二氧化硅 75％

可燃物硅 15％

可燃物铝 8％

液相物质生成剂氧化亚铁 2％

其中耐火料二氧化硅中各级粒径含量比例为：1.0～3.0mm的颗粒料15％，0.1～1.0mm的颗粒料65％，小于0.1.mm的颗粒料20％；

陶瓷焊补操作方法如下：将上述配比的陶瓷焊补料从料斗1装入，调整园盘给料装置2旋转轴8的速度为10转/分，调整氧气压力为0.5MP，氧气流量为60Nm³/h，调整调节阀门使气料比在2.8-3的范围内；调整喷料量为20kg/h；工作过程同于实施例2，从略。

以上给出了本发明的实施方式，本发明焦炉陶瓷焊补机不论其在结构上的任何变化，凡是经园盘给料装置输送焊补料至混料器，并将氧气喷咀直接进入混料器、利用氧气产生负压的任何焦炉焊补机，均落在本焦炉陶瓷焊补机的保护范围。

Claims

1、一种陶瓷焊补料，其特征在于其组分及含量为：

二氧化硅 SiO₂ 75～85％

硅 Si 8～15％

铝 Al 4～8％

氧化钙或氧化亚铁CaO或FeO 1～2％

硅的平均粒度不超过50μm；铝的平均粒度不超过50μm。

2、如权利要求1所述的一种陶瓷焊补料，其特征在于其组分及含量为：

二氧化硅 85％

硅 10％

铝 4％

氧化钙 1％

其中二氧化硅中各级粒径含量比例为：1.0～3.0mm的颗粒料30％；0.1～1.0mm的颗粒料60％；小于0.1.mm的颗粒料10％

硅的平均粒度为不超过50μm；铝的平均粒度为不超过50μm。

3、如权利要求1所述的一种陶瓷焊补料，其特征在于其组分及含量为：

二氧化硅 85％

硅 8％

铝 5％

氧化钙 2％

其中二氧化硅中各级粒径含量比例为：1.0～3.0mm的颗粒料25％，0.1～1.0mm的颗粒料65％，小于0.1.mm的颗粒料10％；

硅的平均粒度为不超过50μm；铝的平均粒度为不超过50μm。

4、如权利要求1所述的一种陶瓷焊补料，其特征在于其组分及含量为：

二氧化硅 75％

硅 15％

铝 8％

氧化亚铁 2％

其中二氧化硅中各级粒径含量比例为：1.0～3.0mm的颗粒料15％，0.1～1.0mm的颗粒料65％，小于0.1.mm的颗粒料20％；

硅的平均粒度为不超过50μm；铝的平均粒度为不超过50μm。

5、一种焦炉陶瓷焊补机，包括储存焊补料的料斗，置于料斗下面的园盘给料装置，输料氧气供给装置和焊枪；园盘给料装置与旋转轴连接，电机经动力输出装置传动旋转轴；其特征在于：它还包括密封的混料器，所述混料器的入口与所述园盘给料装置的出口由输料斗连接，所述混料器的入口设在前面；所述输料氧气供给装置的氧气喷咀置于所述混料器内并位于所述混料器的入口的后面；输料管将焊枪与所述混料器的出口连接。

6、如权利要求5所述的一种焦炉陶瓷焊补机，其特征在于：所述混料器上设有进气口，所述进气口设在氧气喷咀入口的旁边，与所述进气口相接的进气管上安装有调节阀门。

7、如权利要求5或6所述的一种焦炉陶瓷焊补机，其特征在于：所述园盘给料装置采用上、下两层给料园盘，所述上层给料园盘上设有通气孔。

8、如权利要求7所述的一种焦炉陶瓷焊补机，其特征在于：所述电机安装有变频调速器。

9、如权利要求8所述的一种焦炉陶瓷焊补机，其特征在于：所述料斗内设有刮料板；所述料斗设为敞开式。

10、一种应用陶瓷焊补料与陶瓷焊补机修补焦炉的方法，其特征在于包括如下步骤：按照设计的组分与含量准备陶瓷焊补料；将所述配比的陶瓷焊补料从陶瓷焊补机料斗装入，根据需修补炉墙壁表面的损坏情况与陶瓷焊补料各组分的配比情况，调整园盘给料器的旋转轴的速度为10-30转/分；调整氧气压力值0.5MP；调整氧气流量50-65Nm³/h；调整调节阀门使气料比在1-3的范围内；调整喷料量为20-65kg/h；使陶瓷焊补机在设定所需的供料速度下，在混料器内氧气喷咀喷射出氧气产生的负压作用下，将陶瓷焊补料吸入混料器，在混料器内先同空气混合，然后在氧气的输送下，通过输料管，进入焊枪送至修补区域。