DE3229781C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Flammsprühen von feuerfesten Materialien durch Verbrennen einer fein verteil­ ten Mischung aus Metallpartikeln und feuerfestem Oxid sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die feuerfesten Auskleidungen, beispielsweise Mauerwerk oder Überzüge in Karbonisierungsöfen, insbesondere Koksöfen oder den beim Schmelzen und Feinen von Metallen verwendeten Öfen, Gießpfannen, Brennöfen, Wärmgruben und Brennkammern unter­ liegt der Erosion und kann Sprünge zeigen, welche durch Abrieb, Lasten und Spannungen erzeugt werden, die bei den sehr hohen Temperaturen auftreten. Es ist seit vielen Jahren bekannt, daß es vorteilhaft ist, derartige Öfen in situ reparieren zu können. In vielen Fällen ist es wichtig, daß der Ofen oder Schmelzofen nicht wesentlich unter die Betriebstemperatur abkühlen darf, da sonst in vielen Fällen erhebliche Schäden auftreten können, welche oft zum kompletten Verlust des Ofens oder Schmelzofens führen. Um dieses Problem zu vermeiden, wurde eine als "Flammsprühen" bezeichnete Technik entwickelt, bei welchem geschmolzene oder gesinterte feuerfeste Teilchen aus einer Lanze in den Ofen oder Schmelzofen auf den Flächenbe­ reich der Wandung aufgesprüht werden, welche repariert werden soll, wo sich das Material aufbaut. Das erste wirtschaftlich eingesetzte System in England war wohl eines, bei welchem Si­ liciumoxid in Pulverform in Sauerstoff gefördert wurde, und bei welchem an der Spitze einer Lanze Acetylen als Brennstoff zugeführt wurde. Dieses System arbeitet sehr langsam und es bedarf einer langen Zeitspanne, um eine merkliche Menge feuer­ fester Auskleidung aufzubauen und es ist offensichtlich, daß erhebliche Sicherheitsrisiken vorliegen. Diese Sicherheits­ risiken werden weiter unten noch näher erläutert.

Aus dem Stand der Technik, der sich aus der Patentliteratur ergibt, sind einige Vorschläge bekannt, von denen wenige, wenn auch überhaupt einer, einen durchführbaren oder kommerziell durchführbaren Status erreicht hat. In der GB-PS 11 51 423 ist ein bekannter Vorschlag zur Mitnahme von feuerfestem Material in Pulverform in einem Brenngasstrom beschrieben, welcher dann einem Brenner zugeleitet wird, um mit einem oxidierenden Gas verbrannt zu werden. In der GB-PS 11 51 423 wird vorgeschla­ gen, daß anstelle der Verwendung von Druckluft zur Förderung der pulverförmigen feuerfesten Stoffe das Pulver in einem flüssigen Brennstoff, zweckdienlicherweise in einem leichten Brennöl gefördert wird. Ein weiterer Vorschlag, der sich jedoch hauptsächlich mit der Vorrichtung befaßt, ist aus der GB-PS 9 91 046 bekannt, bei welchem ebenfalls pulverförmiges, feuer­ festes Material in Sauerstoff gefördert wird und Propan als Brenngas zugeführt wird.

Ein geringfügig abweichender Vorschlag nach dem Stand der Technik besteht darin, ein leicht oxidierbares metallisches Element zu verwenden, um die gesamte oder einen Teil der Wär­ me zu erzeugen, die erforderlich ist, um das feuerfeste Pul­ ver zu schmelzen. In der US-PS 27 41 822 ist die Bildung ge­ formter Massen aus feuerfestem Material beschrieben, indem eine Mischung aus einem Element, wie beispielsweise Magnesium, Aluminium oder Silicium mit einem inerten Füllmittel, wie beispielsweise Mgo, Al₂O₃ oder SiO₂ oxidiert wird. Zweckdien­ licherweise stellen die Reaktionsprodukte der Oxidation die­ ser Elemente selbst feuerfeste Oxide dar. In den GB-PS 13 30 894 und 13 30 895 jüngeren Datums sind Flammsprühvorrichtungen und Verfahren beschrieben, bei welchen leicht oxidierbare Ele­ mente einer sehr kleinen durchschnittlichen Korngröße (kleiner als 50 µm) und mindestens eine andere Substanz verwendet wird.

Die Pulvermischung wird vorzugsweise in sauerstoffangereicher­ ter Luft oder insbesondere in Sauerstoff zu einer Lanze geför­ dert, wobei nach dem Austreten aus der Lanze die Pulvermischung entzündet wird. Es wird hier angegeben, daß nach langwieriger Forschung und Untersuchung erkannt wurde, daß die oxidierbaren Elemente eine durchschnittliche Teilchengröße kleiner als 50 µm vorzugsweise kleiner als 10 µm aufweisen sollten. Derartige kleine Teilchengrößen und die dazugehörigen großen spezifischen Oberflächen unterstützen eine schnelle Oxidation und Wärmeab­ gabe für das Schmelzen oder Oberflächenschmelzen der anderen Substanz. Es wird behauptet, daß bestimmte Sicherheitsrisiken vorhanden sind, und daß es bevorzugt ist, eine Vorrichtung zu verwenden, welche eine automatische Sicherheitseinrichtung auf­ weist, um sichere Zustände zu schaffen, falls das Risiko der Rückschlagverbrennung besteht. Es wurde nun gefunden, daß ein derartiges Risiko tatsächlich besteht. Die Flammenfortpflanzungs­ geschwindigkeit einer derartigen Mischung in Sauerstoff ist er­ heblich größer als die normale Gasgeschwindigkeit, so daß ein Flammenrückschlag eine ständig vorhandene Gefahr ist. Hinzu kommt, daß die sehr kleine Teilchengröße des oxidierbaren Ele­ ments in Verbindung mit der Vergrößerung des Risikos eines Flamm­ rückschlags aufgrund der sehr großen Oberfläche zu einer sehr frühen Zündung im Vergleich zum Ausstoß der Teilchen aus der Spitze der Lanze führen kann. Diese Frühzündung führt zur Forma­ tion feuerfester Stoffe an oder in der Spitze der Lanze und blockiert den Gasstrom. Obwohl dieses Verfahren und Vorrichtung zur wirtschaftlichen Anwendung gelangt ist, wurde gefunden, daß die Durchführung von Reparaturverfahren häufig durch Flammrück­ schlag und durch Blockieren der Lanze unterbrochen wird, obwohl spezialisierte und erfahrene Mannschaften zur Durchführung ver­ wendet wurden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, bei denen die oben stehenden Nachteile vermieden werden.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Auf­ gabe dadurch gelöst, daß die in einem Vorratsbehälter befind­ liche Mischung mit einem inerten Gas fluidisiert, in einen iner­ ten Trägergasstrom eingetragen, einer Lanze zugeführt und vor dem Eintritt in die Lanze mit einer ausreichenden Sauerstoffmen­ ge vermischt wird. Hierbei wird als inertes Gas auch Luft auf­ gefaßt, die als Trägergas geeignet und auch aus Kostengründen bevorzugt ist. Was die in der Mischung enthaltenen Metallpar­ tikel betrifft, so wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch Silicium als Metall aufgefaßt.

Im einzelnen kann die Erfindung dadurch weitergebildet werden, daß der Strom des Trägergases zwischen axial zueinander ausge­ richteten Einlaß- und Auslaßrohren in dem Materialspeicher aus­ gestoßen wird.

Im einzelnen ist es bevorzugt, daß die Austragsmenge der Mischung durch Veränderung des aus Eingangs- und Ausgangsrohren gebilde­ ten Spaltes verstellt wird.

Besonders bevorzugt ist es ferner, daß pro 50 l Trägergas etwa 0,1 kg Material transportiert wird.

Im einzelnen kann die Erfindung dadurch weitergebildet werden, daß die Mischung in einer Menge von etwa 0,1 kg pro Minute trans­ portiert wird.

Ferner ist es bevorzugt, daß als Trägergas Stickstoff, Helium, Kohlendioxid, Luft und Mischungen dieser Gase verwendet werden.

Im einzelnen ist es hierbei vorteilhaft, daß bei Verwendung von Luft als Trägergas Sauerstoff in einem Volumenverhältnis von 2 : 1 Luft zu Sauerstoff zugemischt wird.

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Materialspeicher, Einrichtungen zum Fluidisieren des Materials, Einrichtungen zum Austragen des Materials aus dem Speicher mittels eines inerten Trägergases, Einrichtungen zum Fördern des mitgenommenen Materials in eine Lanze und Einrichtungen zum Fördern des mitgenommenen Materials in eine Lanze und Ein­ richtungen zum Zuführen von Sauerstoff in den Auslaßbereich der Lanze vorgesehen sind.

Hierbei ist es bevorzugt, daß an dem Materialspeicher ein Ein­ laßrohr und ein Auslaßrohr koaxial zueinander angeordnet sind und daß zwischen dem Einlaßrohr und dem Auslaßrohr in dem Ma­ terialspeicher ein Spalt vorgesehen ist, wobei diese Einlaß- und Auslaßrohre vorzugsweise oberhalb des Bodens des Speichers mon­ tiert sind und insbesondere im wesentlichen mittig angeordnet sind.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist zur Änderung und Einstellung der mitgenommenen Materialmengen in dem Träger­ gas der Spalt zwischen den Einlaß- und Auslaßrohren verstell­ bar.

Ferner ist es vorteilhaft, daß der Gasstrom zur Fluidisierung und derjenige zur Mitnahme des Materials getrennt steuerbar sind.

Andere Anordnungen zur Erzeugung des Strahles können jedoch ebenfalls Verwendung finden, wobei diese insbesondere eine Ven­ turieinrichtung einschließen, bei welcher Material an einem oder mehreren Punkten im rechten Winkel zu dem Strahl eingeleitet wird. Eine derartige Venturieinrichtung kann außerhalb des Spei­ chers montiert sein.

Obwohl das Material, welches in dem inerten Trägergas transpor­ tiert wird, der Lanze direkt zugeführt werden kann, kann es von Vorteil sein, der Mischung aus Material und Gas ein zweites inertes Gas zuzumischen, ehe es der Lanze zugeleitet wird.

Zweckdienlicherweise ist die Mischung aus feuerfestem Oxid (Oxi­ den) und einem oder mehreren Metallen, einschließlich Silizium derart, daß die chemische Zusammensetzung nach der Oxidation im wesentlichen identisch zu der feuerfesten Ausmauerung, der Ofen­ auskleidung, der feuerfesten Blöcke usw. ist, welche repariert werden. Je nach der Verwendung der feuerfesten Stoffe gibt es eine erhebliche Menge feuerfester Oxide in der Praxis, welche zwischen sauren und basischen Steinen, Blöcken oder Überzügen variieren. Die normalerweise verwendeten feuerfesten Stoffe be­ stehen prinzipiell aus Siliciumoxid, Tonerde oder Magnesit mit kleineren Mengen an anderen feuerfesten Oxiden, wie beispiels­ weise ZrSiO₄ und Zr O₂ oder Komplexoxiden wie zum Beispiel Spi­ nellen. Es ist relativ einfach, das Material zu analysieren, welches repariert werden soll und durch einfachen Versuch die Proportionen an oxidierbaren Elementen festzulegen, welche not­ wendig sind, um ein zufriedenstellendes Flammsprühen und eine identische Endzusammensetzung zu erreichen. Die Mischung kann eine kleine Menge anderer Komponenten enthalten, falls dies für die speziellen Zwecke gewünscht wird und kann beispielsweise Teilchen enthalten, welche einem Material einen hohen Widerstand gegen Abrieb und/oder eine höhere Wärmeleitfähigkeit geben. Andererseits wurde jedoch in der Praxis gefunden, daß die Re­ paratur, obwohl sie die gleiche Zusammensetzung wie die Steine usw. aufweist, mit welchen sie sich verbindet, unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweist und üblicherweise ver­ schleißfester oder allgemein zäher ist als die vorhandene Aus­ kleidung.

Eine zweckdienliche Quelle an feuerfesten Oxiden ist gebrochener oder zermahlener feuerfester Stein oder feuerfeste Auskleidung der gleichen Zusammensetzung wie sie repariert werden soll. Bei­ spielsweise in Karbonisierungsöfen werden SiO₂-reiche Schamotte­ steine verwendet. Dieses Material ist an Ort und Stelle üblicher­ weise an dem Ort oder in der Anlage verfügbar, wo die Reparatur durchgeführt werden soll. Pulverförmiges Silicium, Aluminium und Magnesium sind überall auf dem Markt erhältlich und zwar in einer großen Vielzahl nomineller Teilchengrößen. Allgemein ist die Teilchengröße der Mischung nicht kritisch, es wird jedoch bevorzugt, daß das oxidierbare Element in Teilchengrößen bis zu 152 µm verwendet wird. Nicht nur sind hierdurch die Kosten ge­ ringer, sondern es wird gleichzeitig eine geringere Freigabe der Wärme aus den größeren Teilchen erreicht, wobei angenommen wird, daß hierdurch zur Lösung des Problems des Blockierens der Lanzenspitze beigetragen wird. Wenn pulverförmiges Silicium und Aluminium verwendet wird, liegt eine zweckdienliche Teil­ chengröße bei bis 147 µm und das feuerfeste Oxid weist zweckdienlicherweise eine größere Teilchengröße auf, beispiels­ weise ca. 0,8 mm, obwohl größere Teilchengrößen ebenfalls ver­ wendbar sind, insbesondere falls dies zu einer besseren An­ passung an die Teilchengröße und die physikalischen Eigenschaf­ ten der zu reparierenden Auskleidung führt.

Obwohl das Ergebnis der durch die Anmelderin durchgeführten Ver­ suche zeigte, daß die Mischung aus feuerfesten und oxidierba­ ren Elementen nicht in Luft verbrennt, kann sogar eine größere Sicherheit und Zuverlässigkeit erreicht werden, indem erfin­ dungsgemäß ein vollständig inertes Gas verwendet wird, um das Material zu transportieren. Zweckdienliche inerte Gase schlie­ ßen Stickstoff, Helium, Kohlendioxid, Luft ohne Sauerstoff, Luft und Mischungen dieser Gase ein. Falls ein inertes Gas ein­ schließlich Luft verwendet wird, um das Material in dem Speicher zu fluidisieren, besteht kaum die Gefahr von Staubexplosionen, trotz der Reaktionsfähigkeit der Metallteilchen. Eine vollstän­ dige Fluidisierung, der Gesamtmenge des im Speicher befindlichen Materials ist nicht notwendig, um die Vorteile der verbesserten Zufuhr und des Zumessens an Material zu erzielen, vorausgesetzt, daß ein ausreichender Gasstrom durch das Material vorhanden ist, um die Bewegung des Materials zu erleichtern.

Die Verwendung einer ersten Zufuhr inerten Gases zum Zumessen des Materials und einer zweiten Zufuhr inerten Gases für die weitere Dispersion des Materials und zum Transportieren des Materials zur Lanze ist vorgesehen, um eine ausgesprochen gute Steuerung und Flexibilität beim Betrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erreichen. Insbesondere wird hierdurch das Zün­ den einer Brennflamme an der Lanze bei Verwendung einer niedri­ gen Fördermenge an Material erleichtert, welche dann bis zu ei­ ner zweckdienlichen Strömungsmenge für die Reparatur des Sub­ strats gesteigert werden kann. Darüberhinaus wird der Trans­ port relativ grober Teilchen ebenfalls erleichtert.

Die Menge der in dem inerten Gas geförderten Mischung liegt typischerweise in der Größenordnung von 0,1 kg in 50 Litern Gas bei Arbeitsdruck und eine Strömungsmenge von etwa 0,1 kg pro Minute ist typisch, wobei diese Größen beispielsweise für die Reparatur von Karbonisierungsöfen zweckdienlich sind. Es können jedoch auch größere Mengen verwendet werden, obwohl hierdurch die Steuerung beim Auftragen der Mischung durch die Bedienungsperson ungünstig beeinflußt werden kann.

Die verwendeten Gase können aus Druckzylindern oder Tanks oder mittels Leitungen zugeführt werden. Beispielsweise kann eine Druckluftleitung verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Luft trocken genug ist, um Probleme beim Verbacken des Pulvers im Materialspeicher oder sonst irgendwo in der Vorrichtung zu ver­ meiden.

Die Sauerstoffmenge, welche für die oben beschriebene, bevorzug­ te Menge der Mischung in dem Gas zugeführt wird, liegt etwa bei dem Verhältnis 2 : 1 bezogen auf das Volumen von Sauerstoff zur Gesamtmenge des Trägergases, was von der Temperatur der Repara­ turzone abhängt. Vorausgesetzt, daß ausreichend Sauerstoff zuge­ führt wird, um eine kontinuierliche Verbrennung der Elemente aufrechtzuerhalten, muß jedoch kein reines Sauerstoffgas ver­ wendet werden.

Vorzugsweise ist die Sauerstoffzufuhrleitung an einen ringför­ migen Verteiler angeschlossen, welcher das erste Zufuhrrohr um­ gebend vorgesehen ist, so daß das in dem ersten Gasstrom disper­ gierte Material aus der Lanze mit einer umgebenden "Haut" aus Sauerstoff austritt. Andere Konfigurationen des Gasstromes kön­ nen jedoch ebenfalls verwendet werden, und es kann von Vorteil sein, ein wirbelförmiges Strömungsbild zu erzeugen.

Aus Sicherheitsgründen bei der Handhabung von Sauerstoff wird bevorzugt, daß alle Metallrohre oder Fittinge in Berührung mit Sauerstoff oder sauerstoffreichem Gas nicht aus beruhigtem Stahl bestehen, sondern aus arsenfreiem Kupfer, rostfreiem Stahl oder Messing.

Wenn eine zweckdienliche Mischung der Zusammensetzung und der Strömungsmengen von Trägergas und Sauerstoff erreicht ist, kann der Sprühstrahl, welcher aus der Lanze austritt, leicht durch Kontakt mit einer heißen Wandung des Ofens oder Schmelzofens oder durch Kontakt mit einer Flamme gezündet werden. Der Strahl oder Sprühstrahl wird unmittelbar in einen Flammsprühstrahl aus feuerfestem Material umgewandelt und die Berührung des Flamm­ sprühstrahls mit erodierten Flächenbereichen oder Rissen im Ofen oder Schmelzofen führt zum Schmelzen und Aufbau von ge­ schmolzenen oder gesinterten Teilchen, welche dort auftreffen. Hierdurch wird eine sehr feste Verbindung zwischen den Wandun­ gen des Ofens oder Schmelzofens und dem aufgebauten feuerfesten Material erreicht. Vorzugsweise wird der Flammsprühstrahl lang­ sam über die zu reparierende Fläche bewegt, um klumpenförmige Ansammlungen aufgrund zu stark örtlich begrenzten Aufbaus an feuerfestem Material zu vermeiden.

Es wurde gefunden, daß die Verbrennung der Mischung in einem bestimmten Abstand von der Spitze der Lanze erfolgt, wo eine ausreichende Durchmischung des Sauerstoffs mit der Mischung erzielt ist. Hierdurch wird irgendeine Verschmutzung der Lan­ zenspitze durch Anwachsen von feuerfestem Material vermieden und eine kontinuierliche Arbeitsweise erreicht.

Es ist offensichtlich, daß es vorteilhaft sein kann, die Lanze zu kühlen, falls die Lanze über eine lange Zeitspanne in einer Umgebung hoher Temperatur verwendet wird, beispielsweise tief in einem Karbonisierungsofen. Dies kann durch Zirkulieren von Wasser durch Rohre oder Spiralrohre in wärmeleitender Berührung mit den Speiserohren geschehen oder durch Zwangsluftkühlung oder Gaskühlung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsform näher erläutert, in welcher eine Vorrichtung nach vorliegender Erfindung gezeigt ist.

Eine Charge von Schweißpulver 1 ist in einem Materialspeicher 2 enthalten, welcher leicht geöffnet werden kann, um Pulver nach­ zufüllen. Nahe am, jedoch im Abstand vom Boden sind Stickstoff­ gase unter Druck führende Eingangs- und Auslaßleitungen 3 und 4 angeordnet, welche axial zueinander ausgerichtet sind und zwi­ schen ihren Enden einen Spalt 5 definieren. Der Spalt kann in seiner Größe durch eine einfache mechanische Anordnung verstellt werden, welche auf der Außenseite des Behälters montiert ist, so daß die Fördermenge an im Gas suspendierten Schweißpulver in die Auslaßleitung durch eine Bedienungsperson eingestellt wer­ den kann.

Zylinder mit Stickstoffgas 6 und Sauerstoffgas 7 in komprimier­ ter Form, welche zweckdienlicherweise auf einem Traggestell mon­ tiert sind, welches wahlweise auch den Materialspeicher aufneh­ men kann, versorgen über Reduzierventile 8 und Strömungsanzei­ ger, wie beispielsweise Rotameter 9 Stickstoff- und Sauerstoff­ leitungen 10 und 11. Beide Leitungen werden durch Ventile 12 und 13 im Bereich der Lanze, welche allgemein mit 14 bezeich­ net ist, gesteuert, so daß die Bedienungsperson der Lanze eine im wesentlichen vollständige Steuerung der Gasströmungsmengen hat. Die Sauerstoffleitung speist direkt eine von Hand ge­ haltene Mischkammer 15, welche ein Bestandteil der Lanze ist. Ein Teil der Stickstoffzuführung wird abgeleitet und in eine Kammer 16 unter dem Speicher 2 eingespeist und strömt durch ei­ ne große Anzahl von Öffnungen im Boden, um die Füllung 1 zu flui­ disieren. Der Stickstoffstrom nimmt eine gesteuerte Menge an Schweißpulver auf und trägt diese in Dispersion durch die Aus­ laßleitung 4 zur Mischkammer 15. Die Mischkammer ist mit einer abnehmbaren Lanze 17 versehen, welche je nach Aufgabe und Zu­ gänglichkeit des Reparaturortes im Ofen, Schmelzofen, Brennofen, Gießpfanne oder dergleichen gewählt werden kann.

In praktischen Versuchen bei der Reparatur von Substraten hoher und niedriger (ca. 600°C) Temperatur wurde gefunden, daß eine Bedienungsperson effektive Reparaturen lediglich nach wenigen Minuten Einweisung durchführen kann. Nachdem die Reduzierventile eingestellt sind, variiert eine Verstellung des Ventils 12 in der Stickstoffleitung die Speisemenge des Pulvers zur Mischkam­ mer 15. Eine anschließende Einstellung des Ventils 13 in der Sauerstoffleitung ermöglicht es der Bedienungsperson, das Ver­ brennungsverhalten des Pulvers beim Flammsprühen zu optimieren. Die Rotameter 9 dienen dazu, die Strömungsmengen an Stickstoff und Sauerstoff für die Bedienungsperson anzuzeigen, so daß diese den Vorgang überwachen kann. Die Rotameter sind selbstverständ­ lich derart gewählt, daß sie in ihrem Mittelbereich eine genaue Anzeige der allgemein als zweckdienlich erachteten Strömungs­ mengen liefern, wobei jedoch die Strömungsmengen an Stickstoff und Sauerstoff nicht im gleichen Bereich liegen.

Ein wesentliches Merkmal in Verbindung mit der Funktion und An­ ordnung dieser Ventile liegt darin, daß, falls ein Notfall auf­ tritt oder vorhergesehen wird, die Bedienungsperson unmittelbar das Verfahren abschalten kann.

Für eine typische Reparatur einer gesprungenen oder erodierten Wandung aus SiO₂ -reichem Schamottestein einer Ofenkammer be­ steht das Schweißpulver aus
9 Gewichtsprozent Aluminium
31 Gewichtsprozent Silicium und
60 Gewichtsprozent zermahlenem Schamottestein gleicher Zusam­ mensetzung.

Die metallischen Elemente sind auf 10% minus 100 BSS gemahlen und der Schamottestein auf Teilchengrößen kleiner als 0,8 mm. Die Reaktionsfähigkeit des Pulvers kann modifiziert werden, in­ dem die Proportionen oder Anteile an Schamottestein in der Mischung geändert werden. Ein anderes zweckdienliches Schweiß­ pulver besteht aus 12 Gewichtsprozent Silicium, 4% Aluminium und 84% Siliciumoxid.

Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung wird der Spalt zwischen Einlaß- und Auslaßleitung auf 6,4 mm eingestellt und das Speisesteuerventil eingestellt, um eine Strömungsmenge an Stickstoff von etwa 50 Litern pro Minute zu erzielen, wobei ein Eingangsdruck von 1,035 bar vorliegt. Die Sauerstoffzufuhr wird dann eingestellt, um 100 Liter pro Minute bei einem Druck von 1,104 bar, d.h. gegenüber dem Druck des Stickstoffs geringfü­ gig positiv, zu liefern. Unter diesen Bedingungen liegt die För­ dermenge an Pulver in der Größenordnung von 100 bis 120 g pro Minute, was bei einer gegebenen Kapazität von 5 kg für den Ma­ terialvorrat eine aktive Betriebszeit einer Stunde ergibt. Der aus der Lanze austretende Pulversprühstahl wird durch Berührung mit einer heißen (800°C) Wandung des Karbonisierungsofens ge­ zündet und wird dadurch zum Flammsprühstrahl, welcher, wenn er auf die bestimmte, zu reparierende Fläche gerichtet wird, einen glasartigen Feststoff ergibt, welcher chemisch mit der Ober­ fläche verbunden ist.

Die Vorrichtung nach vorliegender Erfindung ist vergleichsweise einfach und zuverlässig und bedingt keine ausgebildeten Be­ dienungspersonen oder Wartungen mit hohen Anforderungen und ist insbesondere im Betrieb sicher. Leicht tragbare Einheiten können zu relativ geringen Kosten hergestellt werden, so daß einzelne Betriebsorte ihre eigenen Einheiten zur Reparatur von Fehlern erhalten können, und diese reparieren können, ehe eine weitere Verschlechterung des Zustandes eintritt. Dies steht in krassem Gegensatz zu den bekannten wirtschaftlich angewendeten Flammsprüh­ verfahren, bei denen ein Team erfahrener Bedienungspersonen er­ forderlich ist. Bei dem bekannten Verfahren muß mit großer Sorg­ falt vorgegangen werden und viele Vorkehrungen hinsichtlich der Sicherheit getroffen werden, da das Schweißpulver in Sauerstoff transportiert wird. Da ferner die Kosten des bekannten Verfahrens hoch sind, ist es üblich, es zu einer Ansammlung einer Anzahl von Beschädigungen kommen zu lassen, ehe die notwendigen Repa­ raturen durchgeführt werden.

Im Vergleich mit bekannten Vorrichtungen ist die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung mechanisch einfach ausgebildet und ermöglicht eine zuverlässige Versorgung der Lanze, ohne das ein Sieben oder eine Trennung der Teilchengrößen erforderlich ist. Hinzu kommt, daß eine einzige Bedienungsperson sämtliche not­ wendigen Parameter für eine erfolgreiche Reparaturarbeit steuern kann, was gleichzeitig bedeutet, daß die einzige Bedienungsperson leicht sämtliche Parameter steuern kann, welche für einen si­ cheren Betrieb notwendig sind und sich diese Bedienungsperson nicht auf die Verständigung mit einem anderen Mann verlassen muß. Reparaturen können unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vor­ richtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls an kal­ ten Substraten durchgeführt werden, falls der Sprühstrahl des Materials beispielsweise durch eine getrennte Flamme gezündet wird.

Claims (11)

1. Verfahren zum Flammsprühen von feuerfesten Materialien durch Verbrennen einer feinverteilten Mischung aus Metall­ partikeln und feuerfestem Oxid, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die in einem Vorratsbehälter befindliche Mischung mit einem inerten Gas fluidisiert, in einen inerten Trägergasstrom eingetragen, einer Lanze zuge­ führt und vor dem Eintritt in die Lanze mit einer ausrei­ chenden Sauerstoffmenge vermischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom des Trägergases zwischen axial zueinander ausgerichte­ ten Einlaß- und Auslaßrohren in dem Materialspeicher ausge­ stoßen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsmenge der Mischung durch Veränderung des aus Eingangs- und Ausgangsrohren gebildeten Spalts verstellt wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß pro 50 l Trägergas etwa 0,1 kg Material transportiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mischung in einer Menge von etwa 0,1 kg pro Minute transportiert wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägergas Stickstoff, Helium, Kohlen­ dioxid, Luft und Mischungen dieser Gase verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Luft als Trägergas Sauerstoff in einem Volu­ menverhältnis von 2 : 1 Luft zu Sauerstoff zugemischt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Material­ speicher (2) , Einrichtungen (16) zum Fluidisieren des Mate­ rials (1), Einrichtungen (12) zum Austragen des Materials (1) aus dem Speicher (2) mittels eines inerten Trägergases, Ein­ richtungen zum Fördern des mitgenommenen Materials (1) in ei­ ne Lanze (14, 17) und Einrichtungen (13) zum Zuführen von Sauerstoff in den Auslaßbereich der Lanze (14, 17).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Materialspeicher (2) ein Einlaßrohr (3) und ein Aus­ laßrohr (4) koaxial zueinander angeordnet sind und zwi­ schen dem Einlaßrohr (3) und dem Auslaßrohr (4) in dem Ma­ terialspeicher (2) ein Spalt (5) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (5) zwischen den Einlaß- und Auslaßrohren (3, 4) verstellbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom zur Fluidisie­ rung und derjenige zur Mitnahme des Materials (1) getrennt steuerbar sind.