DD296747A5 - CERAMIC WELDING PROCESS AND POWDER MIXTURE DAFUER - Google Patents

CERAMIC WELDING PROCESS AND POWDER MIXTURE DAFUER Download PDF

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DD296747A5
DD296747A5 DD90342924A DD34292490A DD296747A5 DD 296747 A5 DD296747 A5 DD 296747A5 DD 90342924 A DD90342924 A DD 90342924A DD 34292490 A DD34292490 A DD 34292490A DD 296747 A5 DD296747 A5 DD 296747A5
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ceramic welding
magnesium
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Leon Philippe Mottet
Charles Michael Zvosec
Stephen D Cherico
Alexandre Zivkovic
Guy Van Marcke De Lummen
Jean Moreau
Pierre Robyn
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K
����������@�����������@���Kk��
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein keramisches Schweiszverfahren und Pulvergemisch dafuer. Bei keramischen Schweiszprozessen werden oxidierendes Gas und ein Gemisch von feuerfestem und Brennstoffpulver gegen eine Oberflaeche geschleudert und der Brennstoff wird verbrannt, um ausreichend Hitze zu erzeugen, dasz das feuerfeste Pulver wenigstens teilweise geschmolzen oder erweicht und eine zusammenhaengende feuerfeste Masse nach und nach gegen diese Oberflaeche aufgebaut wird. Um jede Neigung der Schweiszmasse zu vermindern, eine geringerwerte feuerfeste Phase zu enthalten und somit die Feuerfestigkeit dieser Schweiszmasse zu beguenstigen, liegt das Brennstoffpulver in einer Menge von nicht mehr als 15 * des Gesamtgemisches vor und enthaelt wenigstens zwei Metalle aus der Gruppe Aluminium, Magnesium, Chrom und Zirkonium, und wenigstens der Hauptgewichtsanteil des Feuerfestpulvers besteht aus einem oder mehreren der Gruppe Magnesiumoxid, Aluminiumoxid und Chromoxid, und das molare Verhaeltnis von Siliziumdioxid zu Calciumoxid, die im Feuerfestpulver (wenn ueberhaupt) vorhanden sind, erfuellt die folgende Gleichung:The invention relates to a ceramic Schweiszverfahren and powder mixture thereof. In ceramic welding processes, oxidizing gas and a mixture of refractory and fuel powder are flung against a surface and the fuel is burned to generate sufficient heat to at least partially melt or soften the refractory powder and gradually build up a coherent refractory mass against that surface becomes. In order to reduce any tendency of the Schweiszmasse to contain a lower refractory phase and thus to promote the refractoriness of this Schweiszmasse, the fuel powder is present in an amount of not more than 15 * of the total mixture and contains at least two metals from the group aluminum, magnesium, Chromium and zirconium, and at least the main weight fraction of the refractory powder consists of one or more of the group of magnesia, alumina and chromia, and the molar ratio of silica to calcia present in the refractory powder (if any) meets the following equation:

Description

erfüllen.fulfill.

2. Keramisches Schweißverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die molaren Mengenanteile von Siliziumdioxid und Calciumoxid, die im Feuerfestpulver (wenn überhaupt) vorliegen, die folgende Gleichung erfüllen:2. A ceramic welding method according to claim 1, characterized in that the molar proportions of silica and calcium oxide present in the refractory powder (if any) meet the following equation:

(SiO2) % < (CaO) %(SiO 2 )% <(CaO)%

3. Keramisches Schweißverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Feuerfestpulver praktisch frei von Siliziumdioxid ist.3. Ceramic welding method according to claim 1 or 2, characterized in that the refractory powder is virtually free of silicon dioxide.

4. Keramisches Schweißverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das geschleuderte feuerfeste Pulver praktisch aus einem oder mehreren der Gruppe Zirkonoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid und Chromoxid besteht.4. Ceramic welding method according to one of the preceding claims, characterized in that the hurled refractory powder practically consists of one or more of zirconium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide and chromium oxide.

5. Keramisches Schweißverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffpulver Aluminium zusammen mit einem oder mehreren der Gruppe Magnesium, Chrom und Zirkonium enthält.5. Ceramic welding method according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel powder contains aluminum together with one or more of the group magnesium, chromium and zirconium.

6. Keramisches Schweißverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß kein Element mehr als 80 Gew.-% des Brennstoffpulvers ausmacht.6. Ceramic welding method according to one of the preceding claims, characterized in that no element makes up more than 80 wt .-% of the fuel powder.

7. Keramisches Schweißverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffpulver eine Legierung enthält, die wenigstens 30 Gew.-% eines Metalles aus der Gruppe Aluminium, Magnesium, Chrom und Zirkonium enthält, wobei der Rest der Legierung aus wenigstens einem anderen Element als einem solchen gewählten Metall besteht, wobei dieses Element ebenfalls unter Bildung eines Feuerfestoxides oxidierbar ist.7. A ceramic welding method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fuel powder contains an alloy containing at least 30 wt .-% of a metal from the group consisting of aluminum, magnesium, chromium and zirconium, wherein the remainder of the alloy of at least one other Element as such a selected metal, which element is also oxidizable to form a refractory oxide.

8. Keramisches Schweißverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jegliches vorhandene Silizium in diesem Brennstoff in Form einer Legierung von Silizium mit wenigstens einem der Gruppe Aluminium, Magnesium, Chrom und Zirkonium vorliegt.A ceramic welding method according to any one of the preceding claims, characterized in that any silicon present in said fuel is in the form of an alloy of silicon with at least one of aluminum, magnesium, chromium and zirconium.

9. Keramisches Schweißverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die molare Menge an im geschleuderten Gemisch vorhandenem Silizium (falls überhaupt vorhanden) nicht mehr als die molare Menge (falls überhaupt vorhanden) an Zirkonium beträgt, berechnet als elementares Zirkonium.A ceramic welding method according to any one of the preceding claims, characterized in that the molar amount of silicon present in the spun mixture (if any) is not more than the molar amount (if any) of zirconium calculated as elemental zirconium.

10. Keramisches Schweißverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff elementares Silizium in Form von Teilchen mit einer durchschnittlichen Korngröße von weniger als ΙΟμιη, vorzugsweise weniger als 5 μιτι enthält und das Gemisch Zirkonoxidteilchen umfaßt, die Korngrößen unterhalb 150 цт haben, wobei diese Zirkonoxidteilchen in einer molaren Menge vorliegen, die wenigstens gleich ist der molaren Menge an elementarem Silizium im Gemisch.10. Ceramic welding method according to claim 9, characterized in that the fuel contains elemental silicon in the form of particles having an average particle size of less than ΙΟμιη, preferably less than 5 μιτι and the mixture comprises zirconium oxide particles having particle sizes below 150 цт, these Zirconia particles are present in a molar amount which is at least equal to the molar amount of elemental silicon in the mixture.

11. Keramisches Schweißverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das geschleuderte Brennstoffpulver praktisch frei von Silizium ist.11. Ceramic welding method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the hurled fuel powder is virtually free of silicon.

12. Keramisches Schweißverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das geschleuderte Brennstoffpulver Magnesium und Aluminium enthält.12. Ceramic welding method according to one of the preceding claims, characterized in that the hurled fuel powder contains magnesium and aluminum.

13. Keramische Schweißverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das geschleuderte Brennstoffpulver, auf das Gewicht bezogen, mehr Aluminium als Magnesium enthält.13. Ceramic welding method according to claim 12, characterized in that the spun fuel powder, based on the weight, contains more aluminum than magnesium.

14. Keramisches Schweißverfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß Magnesium im geschleuderten Brennstoffpulver in Form einer Magnesium/Aluminiumlegierung eingebracht ist.14. Ceramic welding method according to claim 12 or 13, characterized in that magnesium is introduced in the spun fuel powder in the form of a magnesium / aluminum alloy.

15. Keramisches Schweißverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das geschleuderte Brennstoffpulver Chrom und Aluminium enthält.15. Ceramic welding method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the hurled fuel powder contains chromium and aluminum.

16. Keramisches Schweißverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das geschleuderte Brennstoffpulver, auf das Gewicht bezogen, mehr Chrom als Aluminium enthält.16. A ceramic welding method according to claim 15, characterized in that the spun fuel powder, based on the weight, contains more chromium than aluminum.

17. Keramisches Schweißverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, angewandt auf die Reparatur einer Struktur aus basischem feuerfesten Material.A ceramic welding method according to any one of the preceding claims, applied to the repair of a structure of basic refractory material.

18. Keramisches Schweißpulver aus einem Gemisch von feuerfestem und Brennstoffpulver zur Verwendung in einem keramisches Schweißverfahren, wobei oxidierendes Gas und das Gemisch von feuerfesten und Brennstoffpulvern gegen eine Oberfläche geschleudert und das Brennstoffpulver zur Erzielung von ausreichend Hitze verbrannt wird, daß das feuerfeste Pulver wenigstens teilweise geschmolzen oder erweicht wird und eine zusammenhängende feuerfeste Masse nach und nach gegen diese Oberfläche aufgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffpulver in einer Menge von nicht mehr als 15Gew.-%des gesamtes Gemisches vorliegt und wenigstens zwei Metalle aus der Gruppe Aluminium, Magnesium, Chrom und Zirkonium enthält und daß wenigstens der Hauptgewichtsteil des Feuerfestpulvers aus einem oder mehreren der Gruppe Magnesiumoxid, Aluminiumoxid und Chromoxid besteht und daß die molaren Mengenanteile von Siliziumoxid und Calciumoxid, die im Feuerfestpulver vorhanden sind (wenn überhaupt) derfolgenden Gleichung genügen:18. Ceramic welding powder of a mixture of refractory and fuel powder for use in a ceramic welding process, wherein oxidizing gas and the mixture of refractory and fuel powders are flung against a surface and the fuel powder is burned to obtain sufficient heat that the refractory powder at least partially melted or softened and a coherent refractory mass is gradually built up against this surface, characterized in that the fuel powder is present in an amount of not more than 15% by weight of the total mixture and at least two metals from the group aluminum, magnesium, chromium and zirconium and that at least the major part of the refractory powder consists of one or more of the group magnesium oxide, aluminum oxide and chromium oxide and that the molar proportions of silica and calcium oxide present in the refractory powder (if at all) satisfy the following equation:

(SiO2) % < 0,2 + (CaO) %(SiO 2 )% <0.2 + (CaO)%

19. Keramisches Schweißpulver nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die molaren Mengenanteile an Siliziumoxid und Calciumoxid im Feuerfestpulver (falls überhaupt vorhanden) derfolgenden Gleichung genügen:19. Ceramic welding powder according to claim 18, characterized in that the molar proportions of silica and calcium oxide in the refractory powder (if any) satisfy the following equation:

(SiO2) % < (CaO) %(SiO 2 )% <(CaO)%

20. Keramisches Schweißpulver nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Feuerfestpulver praktisch frei von Siliziumdioxid ist.20. Ceramic welding powder according to claim 18 or 19, characterized in that the refractory powder is virtually free of silicon dioxide.

21. Keramisches Schweißpulvernach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das geschleuderte Feuerfestpulver praktisch aus einem oder mehreren der Gruppe Zirkonoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid und Chromoxid besteht.21. Ceramic welding powder according to one of claims 18 to 20, characterized in that the hurled refractory powder practically consists of one or more of zirconium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide and chromium oxide.

22. Keramisches Schweißpulver nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffpulver Aluminium, zusammen mit einem oder mehreren der Gruppe Magnesium, Chrom und Zirkonium enthält.22. Ceramic welding powder according to one of claims 18 to 21, characterized in that the fuel powder contains aluminum, together with one or more of the group magnesium, chromium and zirconium.

23. Keramisches Schweißpulvernach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß kein Element mehr als 80Gew.-% des Brennstoffpulvers ausmacht.23. Ceramic welding powder according to one of claims 18 to 22, characterized in that no element makes up more than 80% by weight of the fuel powder.

24. Keramisches Schweißpulver nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffpulvereine Legierung enthält, die wenigstens 30Gew.-% an einem Metall aus der Gruppe Aluminium, Magnesium, Chrom und Zirkonium aufweist, wobei der Rest der Legierung aus wenigstenseinem anderen Elementalseinem solchen gewählten Metall besteht, wobei dieses Element ebenfalls zur Bildung eines feuerfesten Oxids oxidierbar ist.A ceramic welding powder according to any one of claims 18 to 23, characterized in that the fuel powder contains an alloy comprising at least 30% by weight of a metal of the group consisting of aluminum, magnesium, chromium and zirconium, the remainder of the alloy being of at least one other Elemental is such a selected metal, which element is also oxidizable to form a refractory oxide.

25. Keramisches Schweißpulver nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß jedes im Brennstoff vorhandene Silizium in Form einer Legierung von Silizium mit wenigstens einem Metall der Gruppe Aluminium, Magnesium, Chrom und Zirkonium vorliegt.25. Ceramic welding powder according to one of claims 18 to 24, characterized in that each silicon present in the fuel in the form of an alloy of silicon with at least one metal of the group aluminum, magnesium, chromium and zirconium.

26. Keramisches Schweißpulver nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die molare Menge an Silizium (falls vorhanden) im geschleuderten Gemisch nicht mehr als die molare Menge (falls vorhanden) an Zirkonium beträgt, berechnet als elementares Zirkonium.26. Ceramic welding powder according to one of claims 18 to 25, characterized in that the molar amount of silicon (if present) in the spun mixture is not more than the molar amount (if any) of zirconium, calculated as elemental zirconium.

27. Keramisches Schweißpulver nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff elementares Silizium in Form von Teilchen enthält, die eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als 10 μπα, vorzugsweise weniger als 5 pm haben und das Gemisch Zirkonoxidteilchen mit Korngrößen unterhalb 150 μιη aufweist, wobei die Zirkonoxidteilchen in einer molaren Menge vorliegen, die wenigstens gleich ist der molaren Menge an elementarem Silizium im Gemisch.27. Ceramic welding powder according to claim 26, characterized in that the fuel contains elemental silicon in the form of particles having an average particle size of less than 10 μπα, preferably less than 5 pm and the mixture zirconia having particle sizes below 150 μιη, wherein the zirconia particles are present in a molar amount at least equal to the molar amount of elemental silicon in the mixture.

28. Keramisches Schweißpulvernach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das geschleuderte Brennstoffpulver praktisch frei von Silizium ist.28. Ceramic welding powder according to one of claims 18 to 24, characterized in that the spun fuel powder is virtually free of silicon.

29. Keramisches Schweißpulver nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das geschleuderte Brennstoffpulver Magnesium und Aluminium enthält.29. Ceramic welding powder according to one of claims 18 to 28, characterized in that the hurled fuel powder contains magnesium and aluminum.

30. Keramisches Schweißpulver nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das geschleuderte Brennstoffpulver, auf das Gewicht bezogen, mehr Aluminium als Magnesium enthält.30. Ceramic welding powder according to claim 29, characterized in that the hurled fuel powder, based on the weight, contains more aluminum than magnesium.

31. Keramisches Schweißpulver nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß Magnesium in das geschleuderte Brennstoffpulver in Form von Magnesium/Alu mini um legierung eingebracht ist.31. Ceramic welding powder according to claim 29 or 30, characterized in that magnesium is introduced into the centrifuged fuel powder in the form of magnesium / aluminum mini order alloy.

32. Keramisches Schweißpulver nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das geschleuderte Brennstoffpulver Chrom und Aluminium enthält.32. Ceramic welding powder according to one of claims 18 to 28, characterized in that the hurled fuel powder contains chromium and aluminum.

33. Keramisches Schweißpulver nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß das geschleuderte Brennstoffpulver, auf das Gewicht bezogen, mehr Chrom als Aluminium enthält.33. Ceramic welding powder according to claim 32, characterized in that the spun fuel powder, based on the weight, contains more chromium than aluminum.

Die Erfindung betrifft ein keramisches Schweißverfahren, wobei oxidierendes Gas und ein Gemisch von feuerfestem und Brennstoffpulver gegen eine Oberfläche geschleudert werden und der Brennstoff verbrannt wird, um ausreichend Hitze zu erzeugen, damit das feuerfeste Pulver wenigstens teilweise geschmolzen oder erweicht wird und nach und nach eine zusammenhängende feuerfeste Masse auf der bzw. gegen die Oberfläche aufgebaut wird. Die Erfindung betrifft auch ein keramisches Schweißpulvergemisch, das feuerfestes Pulver und Brennstoffpulver enthält zur Verwendung bei einem solchen keramischen Schweißverfahren.The invention relates to a ceramic welding process, wherein oxidizing gas and a mixture of refractory and fuel powder are flung against a surface and the fuel is burned to generate sufficient heat to at least partially melt or soften the refractory powder and gradually form a coherent one refractory mass is built up on or against the surface. The invention also relates to a ceramic welding powder mixture containing refractory powder and fuel powder for use in such a ceramic welding process.

Keramische Schweißverfahren sind brauchbar für die Herstellung von neuen feuerfesten Körpern, г. В. Körpern von ziemlicher komplizierten Formen, werden jedoch in der derzeitigen technischen Praxis am meisten für das Auskleiden oder die Reparatur von heißen feuerfesten Strukturen, wie Hochöfen oder Schmelzöfen der verschiedensten Art verwendet und sie gestatten es, erodierte Bereiche der feuerfesten Struktur (vorausgesetzt, daß diese Bereiche zugänglich sind) zu reparieren, während sich die Struktur praktisch bei seiner Betriebstemperatur befindet und in einigen Fällen selbst während die Struktur noch in Betrieb ist. Es ist auf jeden Fall wünschenswert, daß keine absichtliche Abkühlung der feuerfesten Strukturvon ihrer normalen Betriebstemperatur erfolgt. Die Vermeidung eines solchen absichtlichen Abkühlens neigt dazu, die Wirksamkeit der keramischen Schweißreaktionen zu begünstigen, vermeidet weitere Schädigung der Struktur aufgrund von Wärmespannungen, die durch dieses Abkühlen bewirkt werden und/oder durch das anschließende Wiedererhitzen zur Betriebstemperatur und hilft auch, die Abschaltzeit des Ofens zu verringern.Ceramic welding processes are useful for the production of new refractory bodies, г. В. However, bodies of fairly complicated shapes are most commonly used in the present engineering practice for lining or repairing hot refractory structures, such as blast furnaces or furnaces of various kinds, and allow eroded areas of the refractory structure (provided that these areas accessible) to repair while the structure is at virtually its operating temperature, and in some cases even while the structure is still operating. It is in any case desirable that there be no deliberate cooling of the refractory structure from its normal operating temperature. Avoidance of such deliberate cooling tends to favor the effectiveness of the ceramic welding reactions, avoiding further damage to the structure due to thermal stresses caused by such cooling and / or subsequent reheating to operating temperature, and also helps to increase the furnace turn-off time to decrease.

Bei keramischen Schweißverfahren werden feuerfestes Pulver, Brennstoffpulver und oxidierendes Gas gegen die zu reparierende Stelle geschleudert und der Brennstoff wird verbrannt, so daß das feuerfeste Pulver wenigstens teilweise geschmolzen oder erweicht wird und sich an der Reparaturstelle nach und nach eine feuerfeste Reparaturmasse aufbaut. Der im typischen Fall verwendete Brennstoff besteht aus Silizium und/oder Aluminium, obwohl auch andere Materialien, wie Magnesium und Zirkonium verwendet werden können. Das feuerfeste Pulver kann so gewählt werden, daß die chemische Zusammensetzung der Reparaturmasse so gut wie möglich zur Zusammensetzung der zu reparierenden feuerfesten Masse paßt, obwohl sie auch abgewandelt werden kann, z. B. so, daß man einen Überzug von höherem Grad von Feuerfestigkeit auf der Grundstruktur abscheidet. Bei der gewöhnlichen Praxis werden Brennstoff-und feuerfestes Pulver von einer Lanze als ein Gemisch in einem Strom von oxidierendem Trägergas geschleudert.In ceramic welding processes refractory powder, fuel powder and oxidizing gas are thrown against the point to be repaired and the fuel is burned so that the refractory powder is at least partially melted or softened and build up at the repair site gradually refractory repair mass. The fuel typically used is silicon and / or aluminum, although other materials such as magnesium and zirconium may be used. The refractory powder can be chosen so that the chemical composition of the repair composition fits as well as possible to the composition of the refractory mass to be repaired, although it can also be modified, for. B. such that deposits a coating of higher degree of fire resistance on the basic structure. In ordinary practice, fuel and refractory powders are spun by a lance as a mixture in a stream of oxidizing carrier gas.

Aufgrund der beim Verbrennen der Brennstoffpulver an der oder nahe der zu reparierenden Oberfläche erzeugten intensiven Hitze wird auch diese Oberfläche erweicht oder angeschmolzen und als Ergebnis wird die Reparaturmasse, die selbst großenteils zusammengeschmolzen wird, stark an der reparierten Wand haften und es ergibt sich eine hochgradig wirksame und dauerhafte Reparatur. Frühere keramische Schweißreparaturverfahren sind z.B. indenGB-PSen 1330894 und 2110200 zu finden. Bisher war eine der am meisten verbreiteten Anwendungszwecke von keramischen Schweißreparaturverfahren die Erneuerung von Koksöfen, die aus Siliziumdioxidsteinen (Silicasteinen) gebaut sind. Das übliche keramische Schweißpulver, das meistens für die Reparatur von Silicasteinen verwendet wird, enthält Silica (Siliziumdioxid) zusammen mit Silizium und gegebenenfalls Aluminium als Brennstoffpulver. Silicasteine sind tatsächlich am leichtesten durch keramisches Schweißen zu reparieren, wenigstens teilweise deswegen, weil Silicasteine verhältnismäßig geringe Feuerfestigkeit haben, so daß dieTempraturen (z.B. 1 8000C oder mehr), die in der Reaktionszone des keramischen Schweißens erreicht werden, leicht die Bildung einer haftenden zusammenhängenden Reparaturmasse gestatten und die Anforderungen an die Feuerfestigkeit der Reparaturmasse gewöhnlich nicht höher sind als diejenigen der ursprünglichen Silicasteinstruktur.Due to the intense heat generated by burning the fuel powder at or near the surface to be repaired, this surface is also softened or melted and, as a result, the repair mass, which itself is largely fused together, will strongly adhere to the repaired wall and result in a highly effective and permanent repair. Earlier ceramic welding repair methods can be found, for example, in German Patent Nos. 1330894 and 2110200. So far, one of the most common uses of ceramic welding repair methods has been the renewal of coke ovens constructed of silica bricks. The usual ceramic welding powder, which is mostly used for the repair of silica rocks, contains silica together with silicon and optionally aluminum as fuel powder. Silica bricks are actually repair the leichtesten by ceramic welding, at least partly because silica stones have relatively low resistance to fire, so that dieTempraturen (eg 1800 0 C or higher) that are reached in the reaction zone of ceramic welding, easy formation of an adherent continuous repair mass and the requirements on the refractoriness of the repair mass are usually not higher than those of the original Silicasteinstruktur.

Es wurde jedoch gefunden, daß sich gewisse Probleme ergeben, wenn man höhergradige feuerfeste Strukturen repariert oder in anderen Fällen, so die Anforderungen an den Feuerfestgrad der keramischen Schweißmasse besonders strikt sind. Beispiele von hochgradigen feuerfesten Steinen sind:However, it has been found that certain problems arise when repairing higher-grade refractory structures or, in other cases, when the refractory requirements of the ceramic welding compound are particularly stringent. Examples of high-grade refractory bricks are:

Chrom-Magnesit, Magnesit-Aluminiumoxid, Aluminiumoxid-Chrom, Magnesit-Chrom, Chrom-und Magnesit-Steine,feuerfeste Steine mit hohem Aluminiumoxidgehalt und feuerfeste Steine, die einen beträchtlichen Mengenanteil von Zirkonium enthalten, wie Corhart (Warenzeichen), Zac (ein zusammengeschmolzener Stein aus Aluminiumoxid, Zirkon und Zirkoniumoxid). Um die Bildung einer keramischen Schweißmasse zu erreichen, die einen Feuerfestgrad und/oder eine Zusammensetzung hat, die sich derjenigen solch hochgradiger Feuerfeststeine nähert oder ihr gleichkommt, ist es nicht immer ausreichend, ein keramisches Standardschweißpulver zu verwenden wie dies oben beschrieben ist.Chromium-magnesite, magnesite-alumina, alumina-chromium, magnesite-chromium, chromium- and magnesite-stones, high-alumina-refractory refractory bricks and refractory bricks containing a considerable amount of zirconium, such as Corhart (trademark), Zac (a co-melted Stone of alumina, zirconia and zirconia). In order to achieve the formation of a ceramic weld compound having a refractoriness and / or composition approaching or equal to that of such high grade refractory bricks, it is not always sufficient to use a standard ceramic weld powder as described above.

Ein besonderes Problem, das im Falle einer keramischen Schweißreparatuvmasse entsteht, die während ihres Arbeitslebens sehr hohen Temperaturen unterworfen werden soll, ist die Vermeidung einer Phase in der Reparaturmasse, die einen ungenügend hohen Erweichungs- oder Schmelzpunkt hat. Der Zusammenhalt einer Reparaturmasse, die eine solche Phase enthält, wird bei hohen Temperaturen verschlechtert und ihre Korrosionsfestigkeit bei hohen Temperaturen ist ebenfalls nichtA particular problem that arises in the case of a ceramic weld repair mass that is to be subjected to very high temperatures during its working life is the avoidance of a phase in the repair mass that has an insufficiently high softening or melting point. The integrity of a repair compound containing such a phase is degraded at high temperatures and its corrosion resistance at high temperatures is also not

so gut wie man sie erwartet. Im allgemeinen wird eine feuerfeste Phase, die gegen Hitze physikalische verhältnismäßig weniger widerstandsfähig ist, auch leichter chemisch bei hohen Temperaturen angegriffen.as good as you expect. In general, a refractory phase, which is relatively less resistant to heat, is also more readily attacked chemically at high temperatures.

Es ist ein Ziel dieser Erfindung, ein keramisches Schweißverfahren und ein keramisches Schweißpulver zur Verwendung in einem solchen Verfahren zu liefern, das zur Bildung einer Schweißmasse führt, in welcher das Auftreten einer solchen Phase mit geringerer Feuerfestigkeit vermindert und, bei einigen Ausführungsformen der Erfindung, sogar vermieden wird. Gemäß der Erfindung wird ein keramisches Schweißverfahren bereitgestellt, bei welchem oxidierendes Gas und ein Gemisch von feuerfestem und Brennstoffpulver gegen eine Oberfläche geschleudert werden und der Brennstoff verbrannt wird, um ausreichend Hitze zu erzeugen, daß das feuerfeste Pulver wenigstens teilweise geschmolzen oder erweicht wird und eine zusammenhängende feuerfeste Masse nach und nach auf der oder gegen die Oberfläche aufgebaut wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Brennstoffpulver in einem Mengenanteil von nicht mehr als 15Gew.-% der Gesamtmischung vorliegt und wenigstens zwei Metalle aus der Gruppe Aluminium, Magnesium, Chrom und Zirkonium enthält und daß wenigstens der Hauptgewichtsteil des feuerfesten Pulvers aus einem oder mehreren der Materialien Magnesiumoxid, Aluminiumoxid und Chromoxid besteht und daß die molaren Mengenanteile von Siliziumdioxid und Calciumoxid, die im feuerfesten Pulver (wenn überhaupt) vorliegen, der folgenden Gleichung genügen:It is an object of this invention to provide a ceramic welding method and a ceramic welding powder for use in such a method which results in the formation of a welding compound in which the occurrence of such a phase is reduced with less refractoriness and, in some embodiments of the invention is avoided. According to the invention, there is provided a ceramic welding method in which oxidizing gas and a mixture of refractory and fuel powder are flung against a surface and the fuel is burned to generate sufficient heat to at least partially melt or soften the refractory powder and to form a coherent one refractory mass is gradually built up on or against the surface, which is characterized in that the fuel powder is present in a proportion of not more than 15Gew .-% of the total mixture and at least two metals from the group aluminum, magnesium, chromium and zirconium and that at least the main part of the refractory powder consists of one or more of the materials magnesium oxide, aluminum oxide and chromium oxide and that the molar proportions of silica and calcium oxide present in the refractory powder (if any), the following equation gen gen:

(SiO2) % < 0,2 + (CaO) %(SiO 2 )% <0.2 + (CaO)%

Die Erfindung liefert auch ein keramisches Schweißpulver, das ein Gemisch von feuerfestem Pulver und Brennstoffpulver ist, zur Verwendung in einem keramischen Schweißverfahren, wobei oxidierendes Gas und das Gemisch von feuerfestem und Brennstoffpulver gegen eine Oberfläche geschleudert werden und der Brennstoff verbrannt wird, um ausreichend Hitze zu erzeugen, daß das feuerfeste Pulver wenigstens teilweise geschmolzen oder erweicht wird und eine zusammenhängende feuerfeste Masse nach und nach auf der oder gegen die Oberfläche aufgebaut wird und das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Brennstoffpulver in einem Mengenanteil von nicht mehr als 15Gew.-%des Gesamtgemisches vorliegt und wenigstens zwei Metalle aus der Gruppe Aluminium, Magnesium, Chrom und Zirkonium aufweist und daß wenigstens der Hauptgewichtsteil des feuerfesten Pulvers aus einer oder mehreren der Verbindungen Magnesiumoxid, Aluminiumoxid und Chromoxid besteht und wobei die molaren Mengenanteile von Siliziumdioxid und Calciumoxid in dem feuerfesten Pulver (falls vorhanden) der folgenden Gleichung genügen:The invention also provides a ceramic welding powder which is a mixture of refractory powder and fuel powder for use in a ceramic welding process, wherein oxidizing gas and the mixture of refractory and fuel powder are thrown against a surface and the fuel is burned to provide sufficient heat produce that the refractory powder is at least partially melted or softened and a coherent refractory mass is gradually built up on or against the surface and characterized in that the fuel powder in a proportion of not more than 15Gew .-% of the total mixture and at least two metals from the group aluminum, magnesium, chromium and zirconium and that at least the main part of the refractory powder consists of one or more of the compounds magnesium oxide, aluminum oxide and chromium oxide and wherein the molar proportions of silica and calcium oxide in the refractory powder (if any) satisfies the following equation:

(SiO2) % £ 0,2 + (CaO) %(SiO 2 )% £ 0.2 + (CaO)%

Die Verwenund eines solchen Pulvers bei einem solchen Verfahren ergibt eine keramische Schweißmasse, die hochgradig beständig gegen geschmolzene Materialien ist, wie geschmolzene Metalle und Metallschlacken und geschmolzenes Glas. Solche Schweißmassen können gute Beständigkeit gegen korrodierende Flüssigkeiten und Gas bei erhöhten Temperaturen haben, wie sie beispielsweise bei der Bearbeitung oder Herstellung von Stahl, Kupfer, Aluminium, Nickel und Glas auftreten und in Schmelztiegeln oder anderen chemischen Reaktionsgefäßen, die der Einwirkung von Flammen ausgesetzt sind. Solche Schweißmassen können auch gut an hochgradig feuerfesten Grundstrukturen haften.The use of such a powder in such a process yields a ceramic welding compound which is highly resistant to molten materials such as molten metals and metal slags and molten glass. Such weld masses may have good resistance to corrosive liquids and gas at elevated temperatures, such as those encountered in the machining or production of steel, copper, aluminum, nickel and glass, and in crucibles or other chemical reaction vessels exposed to the action of flames. Such welds can also adhere well to highly refractory frameworks.

Der gelegentliche Verlust an Feuerfestigkeit bei der gebildeten keramischen Schweißmasse wird oft beobachtet, wenn man ein Schweißpulver verwendet, das beträchtliche Mengen an Siliziumdioxid oder siliziumdioxidbildenden Materialien aufweist, und er kann der Bildung einer glasigen Phase in der Schweißmasse bei den sehr hohen Temperaturen zugeschrieben werden, die während der keramischen Schweißreaktionen erreicht werden können. Eine solche glasartige Phase hat oft einen verhältnismäßig tiefen Schmelzpunkt und sie kann auch leicht durch geschmolzene Materialien angegriffen werden, wie geschmolzene Metalle, Schlacken und geschmolzenes Glas, und ihr Vorliegen würde somit die Qualität der Schweißmasse insgesamt beeinträchtigen. Siliziumdioxid liegt oft in feuerfesten Steinen oder Massen vor, gleichgültig ob als absichtlich zugesetzter Bestandteil oder als Verunreinigung. Wenn man die vorliegende Erfindung anwendet, wird der zulässige Mengenanteil von Siliziumdioxid auf eine Menge verringert, die dazu neigt, eine feuerfeste Schweißmasse zu bilden, bei dereine solche glasartige Phase sehr stark vermindert oder vermieden wird und die Feuerfestigkeit der gebildeten Schweißmasse verbessert ist.The occasional loss of refractoriness in the formed ceramic weld compound is often observed when using a weld powder containing significant amounts of silica or silica-forming materials, and can be attributed to the formation of a glassy phase in the weld at the very high temperatures during the ceramic welding reactions can be achieved. Such a vitreous phase often has a relatively low melting point and can also be readily attacked by molten materials such as molten metals, slags and molten glass, and their presence would thus compromise the quality of the overall weld mass. Silica is often present in refractory bricks or masses, whether intentionally added or as an impurity. When applying the present invention, the allowable amount of silica is reduced to an amount which tends to form a refractory weld which greatly reduces or avoids such a glassy phase and improves the refractoriness of the formed weld.

Die Feuerfestigkeit der gebildeten Schweißmasse wird verbessert, wenn, wie dies bevorzugt ist, die molaren Mengenanteile an Siliziumdioxid und Calciumoxid, die im Feuerfestpulver (wenn überhaupt) vorliegen, der folgenden Gleichung genügen: (SiO2) % < (CaO) %.The refractoriness of the formed weld compound is improved if, as is preferred, the molar proportions of silica and calcium oxide present in the refractory powder (if any) satisfy the following equation: (SiO 2 )% <(CaO)%.

Dies begünstigt die Vermeidung einer sauren Phase in der Schweißung und verbessert ihre Beständigkeit gegen Korrosion durch geschmolzenes Glas oder metallurgische Schlacken.This promotes avoidance of an acidic phase in the weld and improves its resistance to corrosion by molten glass or metallurgical slags.

Vorzugsweise ist das Feuerfestpulver praktisch frei von Siliziumdioxid. Die Wahl dieses Merkmales wirkt auch der Bildung jeder glasartigen Phase auf Siliziumdioxidbasis in der gebildeten Schweißmasse entgegen.Preferably, the refractory powder is virtually free of silicon dioxide. The choice of this feature also counteracts the formation of any silica-based vitreous phase in the formed weld mass.

Vorteilhafterweise besteht das geschleuderte feuerfeste Pulver praktisch aus einer oder mehreren der Verbindungen Zirkondioxid, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid und Chromoxid. Solche Materialien können sehr hochgradige feuerfeste Massen bilden.Advantageously, the spun refractory powder consists practically of one or more of zirconia, magnesia, alumina and chromia. Such materials can form very high-grade refractories.

Gemäß der Erfindung enthält das Brennstoffpulver wenigstens zwei Metalle aus der Gruppe Aluminium, Magnesium, Chrom und Zirkonium. Solche Brennstoffe verbrennen unter Bildung von Oxiden, die von guter Feuerfestqualität sind und die entweder amphoter (Aluminiumoxid und Zirkonoxid) oder basisch sind (Magnesiumoxid oder Chromoxid), und demgemäß tragen solche Brennstoffe zur Bildung einer feuerfesten Masse bei, die hochgradig beständig gegen Korrosion durch geschmolzenes Glas oder metallurgisches Schlacken ist. Dieses Merkmal der Erfindung gestattet auch eine beträchtliche Flexibilität in der Wahl der Brennstoffelemente und somit im feuerfesten Oxidprodukt, das sich beim Verbrennen dieser Elemente ergibt, so daß die Zusammensetzung der schließlich gebildeten feuerfesten Schweißmasse gewünschtenfalls variiert werden kann. Vorteilhafterweise umfaßt das Brennstoffpulver Aluminium zusammen mit einem oder mehreren der Metalle Magnesium, Chrom und Zirkonium. Aluminium hat ausgzeichnete Verbrennungseigenschaften für die beabsichtigten Zwecke und ist auch verhältnismäßig leicht als Pulver erhältlich.According to the invention, the fuel powder contains at least two metals from the group aluminum, magnesium, chromium and zirconium. Such fuels burn to form oxides which are of good refractory quality and which are either amphoteric (alumina and zirconia) or basic (magnesia or chromia) and, accordingly, such fuels contribute to the formation of a refractory mass which is highly resistant to molten corrosion Glass or metallurgical slag is. This feature of the invention also allows considerable flexibility in the choice of fuel elements, and thus in the refractory oxide product resulting from the combustion of these elements, so that the composition of the finally formed refractory welding compound can be varied if desired. Advantageously, the fuel powder comprises aluminum together with one or more of the metals magnesium, chromium and zirconium. Aluminum has excellent combustion properties for the intended purposes and is also relatively easily available as a powder.

Vorzugsweise macht kein Element mehr als 80Gew.-% dieses Brennstoffpulvers aus. Dies hat sich als günstig erwiesen, um die Bedingungen kontrollieren zu können, unter welchen die Verbrennung stattfindet. So ist beispielsweise bei Wahl dieses bevorzugten Merkmales ein hauptsächlich hochgradig reaktiver Brennstoffbestandteil auf 80% des gesamten Brennstoffes begrenzt und der Rest des Brennstoffes, wenigstens 20Gew.-%, kann aus einem Brennstoffelement bestehen, das langsamer reagiert, um die Verbrennungsgeschwindigkeit zu steuern. Umgekehrt kann ein weniger aktiver Brennstoffhauptanteil hinsichtlich seiner Reaktionsgeschwindigkeit durch Zugabe von wenigstens 20Gew.-% von einem oder mehreren Brennstoffelementen, die rascher reagieren, angeheizt werden.Preferably, no element makes up more than 80% by weight of this fuel powder. This has proven to be beneficial in controlling the conditions under which combustion occurs. For example, in choosing this preferred feature, a predominantly highly reactive fuel component is limited to 80% of the total fuel and the remainder of the fuel, at least 20% by weight, may be a fuel element that reacts more slowly to control the rate of combustion. Conversely, a less active major portion of fuel may be heated in rate of reaction by adding at least 20 weight percent of one or more fuel elements that react more rapidly.

Vorteilhafterweise umfaßt das Brennstoffpulver eine Legierung, die wenigstens 30Gew.-% eines Metalles aus der Gruppe Aluminium, Magnesium, Chrom und Zirkonium enthält, wobei der Rest der Legierung aus wenigstens einem anderen als diesem gewählten Metall besteht, wobei dieses Element ebenfalls unter Bildung eines feuerfesten Oxides oxidierbar ist. Die Verwendung von Teilchen einer Legierung als Brennstoff ist besonders wertvoll zur Einstellung der Bedingungen, unter welchen die Verbrennung stattfindet.Advantageously, the fuel powder comprises an alloy containing at least 30% by weight of a metal of the group consisting of aluminum, magnesium, chromium and zirconium, the remainder of the alloy consisting of at least one metal other than that selected, this element also forming a refractory metal Oxides is oxidizable. The use of particles of an alloy as a fuel is particularly valuable for adjusting the conditions under which combustion occurs.

Das geschleuderte Gemisch von Pulvern muß nicht notwendigerweise ganz frei von Silizium sein, um die Bildung von verhältnismäßig niederwertigen sauren oder glasartigen siliziumhaltigen Phasen zu vermindern oder zu vermeiden. In einigen Fällen kann Silizium im Brennstoffpulver vorliegen. Tatsächlich wurde gefunden, daß die Verwendung von Silizium als Brennstoffbestandteil Vorteile haben kann, um die Art und Weise zu stabilisieren, in welcher die keramische Schweißreaktion abläuft. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung liegt daher Silizium in diesem Brennstoff in Form einer Legierung von Silizium mit wenigstens einem der Metalle Aluminium, Magnesium, Chrom und Zirkonium vor. Die Verwendung von Silizium als Legierungsbestandteil kann eine günstige Wirkung auf die Geschwindigkeit haben, mit welcher die Verbrennungsreaktion während der Durchführung des Verfahrens der Erfindung abläuft. Zum Beispiel kann Silizium in Legierung mit Magnesium die Wirkung haben, daß die Geschwindigkeit gemäßigt wird, mit welcher das hochgradig aktive Magnesium abbrennt. Überdies, da eine Legierung ein inniges Gemisch ihrer Bestandteile ist, wird die innige Vermischung der Reaktionsprodukte begünstigt und dies wirkt der Möglichkeit entgegen, daß das Silizium Anlaß zu einer deutlichen, also getrennten sauren oder glasartigen Phase in der gebildeten feuerfesten Schweißmasse gibt.The spun mixture of powders need not necessarily be completely free of silicon to reduce or avoid the formation of relatively low-grade acid or glassy silicon-containing phases. In some cases, silicon may be present in the fuel powder. In fact, it has been found that the use of silicon as a fuel component can have advantages in stabilizing the manner in which the ceramic welding reaction occurs. Thus, in some preferred embodiments of the invention, silicon is present in this fuel in the form of an alloy of silicon with at least one of the metals aluminum, magnesium, chromium and zirconium. The use of silicon as an alloying ingredient can have a beneficial effect on the rate at which the combustion reaction occurs during the practice of the invention. For example, silicon alloyed with magnesium may have the effect of moderating the rate at which the highly active magnesium burns off. Moreover, since an alloy is an intimate mixture of its constituents, intimate mixing of the reaction products is favored, and this counteracts the possibility that the silicon gives rise to a distinct, ie separate, acidic or glassy phase in the formed refractory weld mass.

Bei anderen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, wiederum, um die Vermeidung des Auftretens eines siliziumhaltigen sauren oder glasartigen Phase in der gebildeten Schweißmasse zu begünstigen, wird es bevorzugt, daß die molare Menge an Silizium, die im Gemisch (wenn überhaupt) vorliegt, nicht mehr als die molare Menge an Zirkonium (falls überhaupt vorhanden) ist. Beispielsweise kann das feuerfeste Pulver einen Mengenanteil an Zirkoniumorthosilikat (Zirkon) enthalten, das ein recht brauchbarer, hochgradig feuerfester Bestandteil ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Brennstoffpulver einen Mengenanteil an elementarem Silizium enthalten, das sich mit Zirkonium im Gemisch vereinigen kann, (gleichgültig ob als elementares Zirkonium oder als Zirkonoxid) um Zirkon zu bilden, ohne eine saure Phase in der gebildeten Schweißmasse anzuregen.In other preferred embodiments of the invention, again to promote the avoidance of the presence of a siliceous acid or glassy phase in the formed weld compound, it is preferred that the molar amount of silicon present in the mixture (if any) is not more than the molar amount of zirconium (if any). For example, the refractory powder may contain a proportion of zirconium orthosilicate (zirconium), which is a fairly useful, highly refractory component. Alternatively or additionally, the fuel powder may contain a portion of elemental silicon that may combine with zirconium in the mixture (whether as elemental zirconium or zirconia) to form zirconium without exciting an acidic phase in the formed weld compound.

Somit enthält bei einigen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dieser Brennstoff elementares Silizium in Form von Teilchen mit einer durchschnittlichen Korngröße von weniger als 10 μιη, vorzugsweise weniger als 5 \im, und das Gemisch umfaßt Zirkoniumdioxidteilchen mit einer Korngröße unterhalb 150 μιη, wobei solche Zirkoniumdioxidteilchen in einer molaren Menge vorliegen, die wenigstens gleich der molaren Menge an elementarem Silizium im Gemisch ist. Es wurde gefunden, daß die Anwendung dieses wahlweisen Merkmals der Erfindung die Bildung von Zirkon (Zirkoniumorthosilikat) in der gebildeten Schweißmasse als Ergebnis der keramischen Schweißreaktionen begünstigt, so daß diese Masse praktisch frei von Siliziumdioxid als solchem ist und das Risiko der Bildung einer glasartigen geringwertigen Feuerfestphase gering ist. Auf diese Weise kann der Vorteil der Verwendung von Silizium als Brennstoff erzielt werden, ohne gleichzeitig den Nachteil in Kauf zu nehmen, eine möglicherweise glasartige saure Phase von Siliziumdioxid in der Schweißmasse vorliegen zu haben.Thus, in some preferred embodiments of the invention, this fuel contains elemental silicon in the form of particles having an average grain size of less than 10μιη, preferably less than 5μm , and the mixture comprises zirconia particles having a grain size below 150μιη, such zirconia particles in one molar amount, which is at least equal to the molar amount of elemental silicon in the mixture. It has been found that the use of this optional feature of the invention promotes the formation of zirconium (zirconium orthosilicate) in the formed weld mass as a result of the ceramic weld reactions, so that this composition is virtually free of silica as such and the risk of forming a vitreous low refractory phase is low. In this way, the advantage of using silicon as a fuel can be achieved without at the same time having the disadvantage of having a possibly glassy acidic phase of silicon dioxide in the welding compound.

Bei anderen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist das geschleuderte Brennstoffpulver praktisch frei von Silizium.In other preferred embodiments of the invention, the spun fuel powder is virtually free of silicon.

Die Wahl dieses Merkmales vermeidet die Bildung von jeder glasartigen Masse auf Siliziumdioxidbasis in der gebildeten Schweißmasse.The choice of this feature avoids the formation of any silica-based glassy mass in the formed weld mass.

Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung enthält das geschleuderte Brennstoffpulver Magnesium und Aluminium. Die Oxidation von Aluminium und Magnesium in geeigneten Mengenanteilen kann ausreichende Hitze für die Durchführung des Verfahrens der Erfindung erzeugen und gibt Anlaß zur Bildung von feuerfesten Oxiden, die in eine hochgradig feuerfeste Schweißmasse inkorporiert sind.In some preferred embodiments of the invention, the spun fuel powder contains magnesium and aluminum. The oxidation of aluminum and magnesium in appropriate proportions can produce sufficient heat to carry out the process of the invention and gives rise to the formation of refractory oxides incorporated into a high-refractory weld mass.

Vorzugsweise umfaßt das geschleuderte Brennstoffpulver, auf das Gewicht bezogen, mehr Aluminium als Magnesium, z.B.Preferably, the spun fuel powder, by weight, comprises more aluminum than magnesium, e.g.

kann Aluminium im Brennstoff in einer molaren Menge von etwa dem 2fachen von der des Magnesiums vorliegen. Dies begünstigt die Bildung von Spinell (Magnesiumaluminat) in der Schweißmasse. Spinell ist ein sehr brauchbares hochgradiges Feuerfestmaterial.For example, aluminum may be present in the fuel in a molar amount of about 2 times that of magnesium. This promotes the formation of spinel (magnesium aluminate) in the weld. Spinel is a very useful high grade refractory material.

Vorteilhafterweise wird Magnesium in das geschleuderte Brennstoffpulver in Form einer Magnesium/Aluminiumlegierung eingebracht. Die Verwendung einer gepulverten Legierung dieser Metalle statt eines Gemisches von Pulver begünstigt weiter die Bildung von Spinell statt der separaten Oxide als Ergebnis der keramischen Schweißreaktionen. Die Zusammensetzung der Legierung kann variiert werden oder es können Zugaben von zusätzlichem Aluminium oder Magnesium gemacht werden, um die relativen Mengenanteile von Aluminium und Magnesium in Brennstoffpulver nach Wunsch einzustellen.Advantageously, magnesium is introduced into the spun fuel powder in the form of a magnesium / aluminum alloy. The use of a powdered alloy of these metals rather than a mixture of powder further favors the formation of spinel rather than the separate oxides as a result of the ceramic welding reactions. The composition of the alloy may be varied or additions of additional aluminum or magnesium may be made to adjust the relative proportions of aluminum and magnesium in fuel powder as desired.

Bei anderen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung umfaßt das geschleuderte Brennstoffpulver Chrom und Aluminium. Solche Brennstoffpulver sind brauchbar zur Bildung von feuerfesten Schweißmassen mit hohem Chromgehalt und vorteilhafterweise enthält ein solches geschleudertes Brennstoffpulver an Gewicht mehr Chrom als Aluminium.In other preferred embodiments of the invention, the spun fuel powder comprises chromium and aluminum. Such fuel powders are useful for forming high chromium refractory weld masses and, advantageously, such a spun fuel powder contains more chromium than aluminum in weight.

Vorzugsweise haben wenigstens 60% und bei einigen Ausführungsformen wenigstens 90Gew.-% des geschleuderten Brennstoffpulvers eine Korngröße unterhalb 50pm. Dies begünstigt die rasche und wirksame Verbrennung des Brennstoffpulvers zur Bildung einer zusammenhängenden feuerfesten Schweißmasse.Preferably, at least 60% and in some embodiments at least 90% by weight of the spun fuel powder has a grain size below 50pm. This favors the rapid and effective combustion of the fuel powder to form a coherent refractory weld mass.

Das Verfahren der Erfindung ist besonders günstig, wenn es zur Behandlung von feuerfesten Materialien angewandt wird, die selbst eher basischen als sauren Charakter haben und demgemäß wird es bevorzugt, daß das Verfahren zur Reparatur einer Struktur, die aus basischem feuerfesten Material gebaut ist, angewandt wird.The process of the invention is particularly advantageous when it is applied to the treatment of refractory materials, which themselves are of basic rather than acidic character, and accordingly it is preferred that the method of repairing a structure constructed of basic refractory be applied ,

Verschiedene spezifische keramische Schweißpulver gemäß der Erfindung werden nun anhand von Beispielen beschrieben. Die Beispiele erläutern die Erfindung.Various specific ceramic welding powders according to the invention will now be described by way of example. The examples illustrate the invention.

Beispiel 1example 1

Ein keramisches Schweißpulver enthält, bezogen auf Gewicht, die folgenden Bestandteile:A ceramic welding powder contains, by weight, the following components:

Magnesiumoxid 82% Mg/Al-Legierung 5%Magnesium oxide 82% Mg / Al alloy 5%

Zirkoniumoxid 10% Aluminiumkörner 3%Zirconia 10% aluminum grains 3%

Das verwendete Magnesiumoxid hatte Korngrößen bis zu 2 mm. DasZirkonoxid hatte Korngrößen unterhalb 150μπι. Die Mg/Al-Legierung mit nominell 30Gew.-% Magnesium und 70% Aluminium hatte Korngrößen unterhalb 100μιη und eine durchschnittliche Korngröße von etwa 42 цт, und das Aluminium lag in Form von Körnern mit einer nominalen maximalen Größe von 45μηη vor.The magnesium oxide used had grain sizes up to 2 mm. The zirconia had particle sizes below 150μπι. The Mg / Al alloy with nominally 30 wt% magnesium and 70% aluminum had grain sizes below 100μιη and an average grain size of about 42 цt, and the aluminum was in the form of grains having a nominal maximum size of 45μηη.

Das verwendete Magnesiumoxid hatte eine Reinheit von 99Gew.-%. Es enthielt 0,8Gew.-% Calciumoxid und 0,05Gew.-% Siliziumdioxid. Das molare Verhältnis von SiO2 zu CaO in Magnesiumoxid war daher 1:17,4.The magnesium oxide used had a purity of 99% by weight. It contained 0.8% by weight of calcium oxide and 0.05% by weight of silica. The molar ratio of SiO 2 to CaO in magnesium oxide was therefore 1: 17.4.

Eine andere Magnesiumoxidzusammensetzung, die sich zur Verwendung eignet, hat eine Reinheit von 98Gew.-%. Sie enthält 0,6Gew.-% Calciumoxid und 0,5Gew.-% Siliziumdioxid. Das molare Verhältnis von SiO2 zu CaO in dieser Magnesiumoxidzusammensetzung ist daher 1:1,28.Another magnesium oxide composition suitable for use has a purity of 98% by weight. It contains 0.6% by weight of calcium oxide and 0.5% by weight of silicon dioxide. The molar ratio of SiO 2 to CaO in this magnesium oxide composition is therefore 1: 1.28.

Ein solches Pulver kann in einer Menge von 1 bis 2t/h aus einer Lanze geschleudert werden, die als solche in der keramischen Schweißung bekannt ist, wobei Sauerstoff als Trägergas zur Reparatur eines Stahlkonverters verwendet wird, der aus basischen Magnesiumoxid-Feuerfeststeinen gebildet ist. Der Reparaturstelle ist dabei bei einer Temperatur von 14000C unmittelbar vor dem Aufschleudern.Such a powder may be spun in an amount of 1 to 2 t / h from a lance known as such in the ceramic welding, wherein oxygen is used as a carrier gas for repairing a steel converter formed from basic magnesia refractory bricks. The repair site is at a temperature of 1400 0 C immediately before spin-coating.

Beispiel 2Example 2

Ein Keramisches Schweißpulver enthält, auf das Gewicht bezogen, die folgenden Bestandteile:A ceramic welding powder contains, by weight, the following components:

Magnesiumoxidmagnesia 82%82% Aluminiumkorneraluminum Korner 3%3% Zirkoniumoxidzirconia 10%10% Aluminiumflockenaluminum flakes 3,5°/3.5 ° / Magnesium körnerMagnesium grains 1,5°/1.5 ° /

Die Magnesiumoxid-, Zirkoniumoxid- und Aluminiumkörner hatten die in Beispiel 1 angegebenen Korngrößen. Die Zusammensetzung des Magnesiumoxids war eine von den in Beispiel 1 angegebenen. Das Magnesium hatte eine nominale Maximalgröße von etwa 75 цт und eine durchschnittliche Korngröße von weniger als 45 pm. Die AIuminiumflocken hatten eine spezifische Oberfläche (gemessen durch Griffin-Permeametrie) von über7000cm2/g.The magnesia, zirconia and aluminum grains had the grain sizes given in Example 1. The composition of the magnesium oxide was one of those given in Example 1. The magnesium had a nominal maximum size of about 75 ц t and an average grain size of less than 45. M. The aluminum flakes had a specific surface area (measured by Griffin permeate) of over 7000 cm 2 / g.

Ein solches Pulver kann wie in Beispiel 1 beschrieben zur Reparatur eines Stahlkonverters geschleudert werden, der aus Magnesiumoxid-Chrom-Feuerfeststeinen gebildet ist, wobei die Reparaturstelle sich unmittelbar vor dem Aufschleudern bei einerTemperaturvon 14000C befindet.Such a powder can be thrown to the repair of a steel converter as described in Example 1, which is formed from magnesia-chrome refractory bricks, wherein the repair site C is located immediately before the spin coating at 1400 einerTemperaturvon 0th

Beispiel 3Example 3

Ein keramisches Schweißpulver enthält, auf das Gewicht bezogen, die folgenden Bestandteile:A ceramic welding powder contains, by weight, the following components:

Chromoxid 82% Mg/Al-Legierung 5%Chromium oxide 82% Mg / Al alloy 5%

Zirkonoxid 10% Aluminiumkörner 3%Zirconia 10% aluminum grains 3%

Das Chromoxid hatte eine Korngröße von bis zu 2mm. Die anderen Materialien waren wie in Beispiel 1 angegeben.The chromium oxide had a grain size of up to 2mm. The other materials were as indicated in Example 1.

Das Chromoxid war praktisch frei von Siliziumdioxid, wobei bei der Analyse kaum Spuren zu finden waren.The chromium oxide was virtually free of silica, with little trace of the analysis.

Ein solches Pulver kann in einer Menge von 150 bis 200kg/h aus einer Lanze, wie sie als solche beim keramischen Schweißen wohlbekannt ist, unter Verwendung von Sauerstoff als Trägergas zur Reparatur eines Kupferkonverters verwendet werden, der aus Magnesium-Chrom-Feuerfeststeinen gebildet ist, wobei die Reparaturstelle unmittelbar vor dem Aufschleudern bei einer Temperatur von 1100°C war.Such a powder may be used in an amount of 150 to 200 kg / hr from a lance well known as such in ceramic welding, using oxygen as a carrier gas to repair a copper converter formed of magnesium-chromium refractory bricks. the repair site being immediately prior to spin-coating at a temperature of 1100 ° C.

Beispiel 4Example 4

Ein keramisches Schweißpulver umfaßt, auf das Gewicht bezogen, die folgenden Bestandteile:A ceramic welding powder, by weight, comprises the following components:

Chromoxidchromium 82%82% Aluminiumkörneraluminum grains 3%3% Zirkonoxidzirconia 10%10% Aluminiumflockenaluminum flakes 3,5%3.5% Magnesiumkörnermagnesium grains 1,5%1.5%

Das Chromoxid war wie in Beispiel 3 angegeben. Die anderen Materialien waren wie in Beispiel 2 angegeben. Ein solches Pulver kann in einer Menge von 150 bis 200 kg/h aus einer Lanze, wie sie beim keramischen Schweißen wohlbekannt ist, unter Sauerstoff als Trägergas zur Reparatur einer Stahlentgasungsdüse verwendet werden, die aus Magnesiumoxid-Chrom-Feuerfeststeinen gebildet ist, wobei sich die Reparaturstelle unmittelbar vor dem Aufschleudern bei einerTemperaturvon 1100°C befand.The chromium oxide was as indicated in Example 3. The other materials were as indicated in Example 2. Such a powder may be used in an amount of 150 to 200 kg / hr from a lance well known in ceramic welding under oxygen as a carrier gas for repairing a steel degassing nozzle formed of magnesia-chromium refractory bricks Repair site immediately prior to spin-coating at a temperature of 1100 ° C.

Bei einer Variante dieses Beispiels wurde das Magnesium durch Zirkonium mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 10 bis 15цт ersetzt, wobei man alle erforderlichen Vorsichtsmaßnahmen bezüglich der wohlbekannten hohen Reaktivität von Zirkonium traf.In one variant of this example, the magnesium was replaced by zirconium having an average particle size of about 10 to 15%, taking all necessary precautions regarding the well-known high reactivity of zirconium.

Beispiel 5Example 5

Ein keramisches Schweißpulver umfaßt, auf das Gewicht bezogen, die folgenden Bestandteile:A ceramic welding powder, by weight, comprises the following components:

Chromoxid 90% Cr 8%Chromium oxide 90% Cr 8%

Aluminiumflocken 2%Aluminum flakes 2%

Das Chrom hatte die Form von Körnern mit einer nominalen maximalen Korngröße von etwa 100pm und einer durchschnittlichen Korngröße zwischen 25 und 30 pm. Das Chromoxid war wie in Beispiel 3 angegeben. Die Aluminiumflocken hatten eine spezifische Oberfläche (gemessen durch Griffin-Permeametrie) von über 7000cm2/g.The chromium had the form of grains with a nominal maximum grain size of about 100pm and an average grain size between 25 and 30pm. The chromium oxide was as indicated in Example 3. The aluminum flakes had a specific surface area (measured by Griffin permeate) of over 7000 cm 2 / g.

Ein solches Pulver kann in einer Menge von 40kg/h aus einer Lanze, wie sie beim keramischen Schweißen bekannt ist, unter Verwendung von Sauerstoff als Trägergas zur Reparatur von Corhart (Warenzeichen), Zac (geschmolzenem Aluminiumoxid-Zirkon-Zirkonoxid) Feuerfestblöcken verwendet werden, die auf der Höhe der Oberfläche der Schmelze in einem Glasschmelzofenangeordnet waren, wobei die Reparaturstelle unmittelbar vor diesem Auf schleudern bei einer Temperatur von 1 500°Cbis1600°Cwar.Such a powder may be used in an amount of 40kg / hr from a lance known in ceramic welding, using oxygen as a carrier gas to repair Corhart (trade mark), Zac (fused alumina-zirconia-zirconia) refractory blocks, which were located at the level of the surface of the melt in a glass melting furnace, the repair point being immediately before this spin-on at a temperature of 1500 ° C to 1600 ° C.

Das Pulver eignet sich ebensogut zur Reparatur von Chromfeuerfeststeinen (d.h. einem Feuerfestmaterial, das mehr als 25% Chromoxid und weniger als 25% Magnesiumoxid enthält), das wiederum auf der Höhe der Oberfläche der Schmelze in einem Glasschmelzofen ist.The powder is also suitable for repairing chrome refractory bricks (i.e., a refractory containing more than 25% chromium oxide and less than 25% magnesium oxide), which in turn is at the level of the surface of the melt in a glass melting furnace.

Beispiel 6Example 6

Ein keramisches Schweißpulver enthält, auf das Gewicht bezogen, die folgenden Bestandteile:A ceramic welding powder contains, by weight, the following components:

5%5%

Der Kohlenstoff war Koks mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 1,25 mm. Die anderen Materialien waren wie in Beispiel 1 angegeben. Ein solches Pulver kann wie in Beispiel 1 beschrieben zur Reparatur eines Stahlkonverters, der aus Magnesiumoxid-Kohlenstoff-Feuerfeststeinen gebildet ist, angewandt werden.The carbon was coke with an average diameter of about 1.25 mm. The other materials were as indicated in Example 1. Such a powder may be used as described in Example 1 to repair a steel converter formed from magnesia-carbon refractory bricks.

Beispiel 7Example 7

Ein keramisches Schweißpulver enthält, auf das Gewicht bezogen, die folgenden Bestandteile:A ceramic welding powder contains, by weight, the following components:

Magnesiumoxidmagnesia 72%72% Aluminiumkörneraluminum grains Zirkonoxidzirconia 10%10% Mg/Al-LegierungMg / Al alloy Kohlenstoffcarbon 10%10%

Magnesiumoxidmagnesia 82%82% SiSi Zirkonoxidzirconia 10%10% Mgmg Al-FlockenAl flakes

Das Silizium hatte die Form von Körnern mit einer durchschnittlichen Korngröße von 4pm. Das Zirkonoxid hatte eine nominelle maximale Korngröße von 150 pm. Die anderen Materialien waren wie in den vorhergehenden Beispielen angegeben. Ein solches Pulver kann in einer Menge von 150kg/h zur Reparatur eines aus Magnesiumoxid bestehendem basischen feuerfesten Stahlschmelzlöffels geschleudert werden.The silicon had the form of grains with an average grain size of 4pm. The zirconia had a nominal maximum grain size of 150 μm. The other materials were as indicated in the previous examples. Such a powder may be spun in an amount of 150 kg / hr for repairing a magnesium oxide basic refractory steel melting bucket.

Beispiel 8Example 8

Ein keramisches Schweißpulver enthält, auf das Gewicht bezogen, die folgenden Bestandteile:A ceramic welding powder contains, by weight, the following components:

Aluminiumoxid 92% Mg 2%Alumina 92% Mg 2%

Aluminiumkörner 6%Aluminum grains 6%

Das verwendete Aluminiumoxid war ein elektrogegossenes Aluminiumoxid, das auf das Gewicht bezogen, 99,6% AI2O3 enthielt. Es enthielt 0,05% CaO und 0,02% SiO2. Das molare Verhältnis von SiO2ZU CaO in diesem Aluminiumoxid beträgt daher 1:2,68. Das Aluminiumoxid hatte eine nominelle maximale Korngröße von 700μπη und das Aluminium und das Magnesium hatten Korngrößen wie in Beispiel 2 angegeben. Ein solches Pulver kann wie in Beispiel 5 beschrieben zur Reparatur von Corhart (Warenzeichen) Zac-Feuerfestblöcken in einem Glasschmelzwannenofen unterhalb des Niveaus der Arbeitsoberfläche der Schmelze verwendet werden, nachdem die Wanne teilweise entleert ist, um Zugang zur Reparaturstelle zu geben. Bei einer Abänderung dieses Beispiels wurde das elektrogegossene Aluminiumoxid durch tafelförmiges Aluminiumoxid ersetzt. Das verwendete tafelförmige Aluminiumoxid hatte eine nominelle maximale Korngröße von 2 mm und enthielt, auf das Gewicht, 99,5 % AI2O3. Es enthielt 0,073 Mol.-% CaO und 0,085Mol.-% SiO2. Das molare Verhältnis von SiO2 zu CaO in diesem Aluminiumoxid betrug demnach 1:0,86, womit es deutlich die Gleichung (SiO2)% ^ 0,2 + (CaO) % erfüllt.The alumina used was an electro-cast alumina, by weight, containing 99.6% Al 2 O 3 . It contained 0.05% CaO and 0.02% SiO 2 . The molar ratio of SiO 2 to CaO in this aluminum oxide is therefore 1: 2.68. The alumina had a nominal maximum grain size of 700μπη and the aluminum and magnesium had grain sizes as given in Example 2. Such a powder may be used as described in Example 5 to repair Corhart (Trade Mark) Zac refractory blocks in a glass smelting furnace below the level of the melt's working surface after the pan is partially depleted to give access to the repair site. In a modification of this example, the electro-cast alumina was replaced by tabular alumina. The tabular alumina used had a nominal maximum grain size of 2 mm and contained, by weight, 99.5% Al 2 O 3 . It contained 0.073 mole% CaO and 0.085 mole% SiO 2 . The molar ratio of SiO 2 to CaO in this alumina was therefore 1: 0.86, thus satisfying the equation (SiO 2 )% 0,2 0.2 + (CaO)%.

Beispiel 9Example 9

Ein keramisches Schweißpulver enthält, auf das Gewicht bezogen, die folgenden Bestandteile:A ceramic welding powder contains, by weight, the following components:

Magnesiumoxid 80% Mg/Si-Legierung 5%Magnesium oxide 80% Mg / Si alloy 5%

Zirkonoxid 10% Mg/Al-Legierung 5%Zirconia 10% Mg / Al alloy 5%

Die Magnesium/Silizium-Legierung enthielt gleiche Gewichtsteile der zwei Elemente und hatte eine durchschnittliche Korngröße von etwa 40 pm. Die anderen Materialien waren wie in Beispiel 1 angegeben. Ein solches Pulver kann wie in Beispiel 1 beschrieben zur Reparatur einer feuerfesten Wand geschleudert werden, die aus basischen Magnesiumoxid-Feuerfeststeinen gebildet ist.The magnesium / silicon alloy contained equal parts by weight of the two elements and had an average grain size of about 40 μm. The other materials were as indicated in Example 1. Such a powder may be spun as described in Example 1 to repair a refractory wall formed from basic magnesia refractory bricks.

Beispiele 10 bis 16Examples 10 to 16

Bei Abänderungen der Beispiele 1 bis 4, 6, 7 und 9 wurde das Zirkonoxid durch tafelförmiges Aluminiumoxid, wie in Beispiel 8 beschrieben, ersetzt.In variations of Examples 1 to 4, 6, 7 and 9, the zirconia was replaced by tabular alumina as described in Example 8.

Bei Abänderungen der Beispiele 1, 3,6, 9,10,12,14 und 16 hatte die Legierung, welche 30% Magnesium und 70% Aluminium enthielt, eine maximale Korngröße von nicht mehr als 75pm und eine durchschnittliche Korngröße von weniger als 45 pm. Bei noch weiteren Abänderungen enthielt die Legierung gleiche Gewichtsteile von Magnesium und Aluminium.In variations of Examples 1, 3.6, 9, 10, 12, 14 and 16, the alloy containing 30% magnesium and 70% aluminum had a maximum grain size of not more than 75pm and an average grain size of less than 45pm , In still other variations, the alloy contained equal parts by weight of magnesium and aluminum.

Claims (1)

1. Keramisches Schweißverfahren, wobei oxidierendes Gas und ein Gemisch von feuerfesten und Brennstoffpulvern gegen eine Oberfläche geschleudert werden und der Brennstoff verbrannt wird, um ausreichend Hitze zu erzeugen, damit das feuerfeste Pulverwenigstens teilweise geschmolzen oder erweicht und eine zusammenhängende feuerfeste Masse nach und nach gegen diese Oberfläche aufgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffpulver in einer Menge von nichtmehrals 15Gew.-%des Gesamtgemisches vorliegtundwenigstenszwei Metalle ausder Gruppe Aluminium, Magnesium, Chrom und Zirkonium enthält und daß wenigstens der Hauptgewichtsteil des Feuerfestpulvers aus einem oder mehreren der Gruppe Magnesiumoxid, Aluminiumoxid und Chromoxid besteht und daß die moralen Mengenanteile von Siliziumdioxid und Calciumoxid, die im Feuerfestpulver vorliegen (falls überhaupt), die folgende GleichungA ceramic welding method wherein an oxidizing gas and a mixture of refractory and fuel powders are flung against a surface and the fuel is burned to generate sufficient heat to at least partially melt or soften the refractory powder and gradually to form a coherent refractory mass Characterized in that the fuel powder is present in an amount of not more than 15% by weight of the total mixture and contains at least two metals from the group consisting of aluminum, magnesium, chromium and zirconium and at least the major part by weight of the refractory powder consists of one or more of the group magnesium oxide, alumina and Chromium oxide exists and that the moral proportions of silica and calcium oxide present in the refractory powder (if any), the following equation (SiO2) % < 0,2 + (CaO) %(SiO 2 )% <0.2 + (CaO)%
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