DE3540889C2 - Lanze zur Bildung einer Feuerfestmasse unter Versprühen partikelförmigen exotherm oxidierbaren Materials und deren Verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lanze zum Versprühen von Partikeln exotherm oxidierbaren Materials sowie Partikeln feuerfesten Materials in einem Sauerstoffträgergas; die Lanze umfaßt einen Kopf zum Austragen dieses partikelförmigen Materials. Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung der Lanze in einem Verfahren zur Ausbildung einer Feuerfestmasse auf einer Arbeitsfläche, wobei gegen diese Fläche ein Gemisch aus exotherm oxidierbaren Partikeln und feuerfesten Partikeln in einem die Verbrennung unterstützenden Gas, im folgenden "Sauerstoffträgergas" genannt, versprüht wird. Bei dieser Verwendung wird das zu versprühende Material längs der Lanze gegen einen Lanzenkopf gefördert und das Gemisch unter Bedingungen ausgetragen, derart, daß diese oxidierbaren Partikel mit dem Sauerstoffträgergas unter Entwicklung von Wärme reagieren, wodurch wenigstens die Oberflächen der feuerfesten Partikel, die versprüht werden, unter Bildung dieser Feuerfestmasse angeschmolzen werden.

Lanzen der genannten Art sind besonders geeignet für die Reparatur von Öfen in der Wärme, sowie von anderen feuerfesten Einrichtungen. Sie sind auch brauchbar bei der Bildung von feuerfesten Bauteilen, beispielsweise für die Oberflächenverkleidung feuerfester Metalle oder anderer feuerfester Substrate und insbesondere zur Bildung feuerfester Auskleidungen auf Teilen, die besonders erosionsgefährdet sind.

Im Falle der Reparatur von Öfen werden solche Verfahren vorzugsweise bei Arbeitstemperatur des Ofens betrieben. Zusätzlich wird in einigen Fällen beispielsweise die Reparatur des Überbaus eines Glasschmelzofens vorgenommen, während der Ofen noch in Betrieb ist. Auf jeden Fall ist es wünschenswert, daß jede Reparatur in der Wärme abgeschlossen werden muß, um soweit wie möglich alle Probleme zu vermeiden, die mit der Kühlung und Wiedererwärmung der im Reparaturvorgang befindlichen Einrichtung zusammenhängen und um sobald wie möglich normale Arbeitsbedingungen wiederaufzunehmen.

Längere Erfahrungen mit diesen Prozessen haben ein Problem hinsichtlich der zuverlässigen Erreichung einer haltbaren feuerfesten Abscheidung offengelegt; erhebliche Forschungen sind hinsichtlich der Gründe und Fehler in der gebildeten Feuerfestmasse unternommen worden. In vielen Fällen hat sich herausgestellt, daß das abgeschiedene feuerfeste Material einen Grad der Schichtenbildung verursacht, der durch Untersuchungen des Querschnitts der Abscheidung hervorgeht. Es wird angenommen, daß der Grunnd für diese Schichtung oder Lagenbildung darin zu sehen ist, daß Abscheidungen irgendeiner wesentlichen Dicke aufgebaut werden müssen, indem mehrfach eine Lanze über die Arbeitsflächen geführt wird und daß das Kühlen der Arbeitsoberfläche, die zwischen aufeinanderfolgenden Durchgängen stattfindet, zu Inhomogenitäten im Feuerfestmaterial an der Grenzfläche zwischen den aufeinanderfolgenden Durchgängen abgeschiedenen Materials führt.

Die Schichtenbildung aufgrund dieser fehlenden Homogenität bedeutet eine Schwächung im Aufbau der gebildeten Feuerfestmasse. Arbeitet der Ofen, so stellt sich ein Wärmegradient über das Reparaturstück ein, so daß aufeinanderfolgende Schichten unter unterschiedlicher Wärmespannung stehen; im Zeitverlauf führt dies zu einem Abblättern des feuerfesten Materials. Dies bedeutet, daß die Reparatur oder sonstige Arbeit erneut wieder vorgenommen werden muß. Andere ernste Nachteile können sich in gewissen Fällen einstellen. Im Falle eines Glasschmelzofens beispielsweise kann jegliches abblätternde und in das geschmolzene Glas fallende Material in ernster Weise den Ofeninhalt verunreinigen.

Der Grad der beobachteten Schichtenbildung hängt ab von der Anzahl der Durchgänge, die erforderlich sind, um eine gegebene Aufgabe zu erledigen; die Anzahl der erforderlichen Durchgänge ist natürlich abhängig von der Geschwindigkeit des Materialaufbaus auf der Arbeitsfläche und Größe der abzuscheidenden Feuerfestmasse. Selbstverständlich entspricht die maximale theoretische Geschwindigkeit des Aufbauens der feuerfesten Masse auf der Arbeitsfläche dem Massendurchsatz des aus der Lanze austretenden Materials, so daß es wünschenswert ist, das versprühte Material bei hohen Masse-Austragsgeschwindigkeiten zu versprühen oder abzuschleudern, um die Anzahl der erforderlichen Durchgänge zum Aufbauen einer feuerfesten Abscheidung einer gegebenen Dicke zu vermindern und hierdurch die Schichtenbildung herabzusetzen.

Es ist einfach unmöglich, den Massendurchfluß durch eine gegebene Düse über eine gewisse Geschwindigkeit zu steigern. Wird das Material bei einer zu hohen Geschwindigkeit ausgetragen, so neigt die Lanze zum Verstopfen, weil die Partikel übermäßig durch die Reibung zwischen diesen und den Seitenwänden eines Kanals, längs denen sie gefördert werden, erwärmt werden. Dies kann zu einer spontanen Verbrennung der oxidierbaren Partikel führen, wenn sie in Luft oder anderem Sauerstoff enthaltendem Trägergas transportiert werden. Wird die Größe des Düsenauslasses über eine gewisse Grenze erhöht, so stellen sich ebenfalls Probleme ein, da die spezifische Ausbeute des Verfahrens, das ist der Anteil des versprühten Materials, der als feuerfeste Masse auf der Arbeitsfläche verbleibt, dazu neigt, abzunehmen. Ein möglicher Grund hierfür ist darin zu sehen, daß ein übermäßig hoher Anteil der umgebenden Atmosphäre in den Sprühstrahlstrom hineingerissen wird, so daß er gekühlt und verdünnt wird.

Die Erfindung hat zur Aufgabe eine Lanze zum Versprühen von Partikeln exotherm oxidierbaren Materials sowie Partikeln feuerfesten Materials in einem Sauerstoffträgergas, die einen schnellen Aufbau einer feuerfesten Hochqualitätsmasse ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird eine Lanze zum Versprühen von Partikeln aus exotherm oxidierbarem Material sowie Partikeln feuerfesten Materials in einem Sauerstoffträgergas geschaffen, wobei die Lanze einen Kopf zum Austragen solchen partikelförmigen Materials aufweist. Hierzu zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß dieser Lanzenkopf eine Gruppe von Düsen umfaßt, deren Auslässe unter Abstand so angeordnet sind, daß dann, wenn die Düsenauslässe der Gruppe von der Stirnseite her gesehen werden, jeder von diesen von einem benachbarten anderen Düsenauslaß der Gruppe um ein Stück entfernt ist, das nicht größer als der dreifache kleinste Durchmesser des eigenen Querschnitts oder der des anderen Düsenauslasses ist und von einem zweiten anderen Düsenauslaß dieser Gruppe in einem Abstand angeordnet, der nicht mehr als das Achtfache des kleinsten Durchmessers des eigenen Querschnitts oder dem des zweiten anderen Auslasses ist, so daß die Mitten der Auslässe wenigstens einiger Düsen dieser Gruppe die Ecken eines gedachten Polygons bilden, wobei die Lanze mit wenigstens drei longitudinalen zum Kopf führenden Speisekanälen versehen ist.

Eine Ausführungsform eines Lanzenkopfs, ausgestaltet mit einer Gruppe von Düsen, die unter diese Definition fallen, ist beschrieben mit Bezug auf Fig. 1 und 2 der hiermit zusammenhängenden Britischen Patentanmeldung 83 20 631, die unter der Nummer GB 2 144 054 nachveröffentlicht wurde.

Lanzenköpfe der dort in den Figuren gezeigten Art nehmen die vorliegende Erfindung jedoch nicht vorweg, da keine drei zum Kopf führende longitudinale Speisekanäle vorgesehen sind.

Eine erfindungsgemäß aufgebaute Lanze ist besonders brauchbar für die konzentrierte Abscheidung feuerfesten Materials bei hohen Volumendurchsätzen oder -raten. Wegen der Vielzahl von Düsen in dieser Gruppe und deren räumlicher Beziehung wird für eine gegebene individuelle Düsenaustragsrate ein schneller Aufbau der Feuerfestmasse guter Qualität und Haltbarkeit möglich. Kombiniert mit der Anordnung getrennter Förderkanäle kann eine gesonderte Kontrolle der Förderung längs dieser Kanäle möglich werden, so daß eine gute Verteilung der Förderung zwischen diesen verschiedenen Düsen selbst erreicht werden kann; dies ermöglicht ein Maß von Regelung oder Kontrolle für die Strömung durch die Untergruppen von Düsen oder durch die einzelnen Düsen selbst. Unter gegebenen Arbeitsbedingungen ermöglicht eine solche Lanze die Bildung von Feuerfestmassen höherer Qualität als bisher bekannte Lanzen; die Maßnahme nach der Erfindung ist vielseitiger als bisher bekannte Lanzen, die in Prozessen eingesetzt werden, mit denen sie kompatibel ist.

Überraschend wurde gefunden, daß durch Verwendung einer Lanze nach der Erfindung Abscheidungen im wesentlichen homogener Struktur aufgebaut werden können, selbst wenn sie von größerer Dicke und von mehreren Durchgängen der Lanze über eine Arbeitsfläche geformt werden. Insbesondere tritt eine Schichtenbildung einer feuerfesten Abscheidung weniger leicht auf.

Solch eine Lanze kann beispielsweise bei der Durchführung eines oben definierten Verfahrens eingesetzt werden. Die Lanzenkonstruktion erleichtert ganz erheblich die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung. Die spezifizierte Anordnung sorgt dafür, daß die Düsenauslässe unter Abstand so angeordnet werden, wie für die Durchführung des Verfahrens mit den hiermit zusammenhängenden Vorteilen notwendig.

Die definierte Erfindung schließt eine Lanze nicht aus, die zusätzlich zu den diese Gruppe bildenden ein oder mehrere andere Düsen aufweist, die nicht so unter Abstand angeordnet wie definiert sind. Bevorzugt jedoch wird diese Gruppe von Düsen durch sämtliche der in der Lanze vorhandenen Düsen gebildet, da im Betrieb dies für die Vermeidung der Schichtenbildung sorgt.

Vorzugsweise ist ein unabhängiger Speisekanal für jede von einer Vielzahl dieser Sprühdüsen vorgesehen. Die Einhaltung dieses bevorzugten Merkmals nach der Erfindung vermeidet die Notwendigkeit einer Verteilerkammer zum Beaufschlagen dieser einzelnen Düsen, wodurch die Möglichkeit von Strömungsunregelmäßigkeiten zu diesen Düsen vermindert wird. Die Verwendung solch einer Verteilungskammer bringt es mit sich, daß die hoch-abrasiven Partikel, die versprüht werden, eine oder mehrere ziemlich abrupte Richtungsänderungen in dieser Kammer erfahren, was so zu einem schnellen Verschleiß der Lanze aufgrund der hohen Geschwindigkeit dieser Partikel führt.

Vorzugsweise sind Einrichtungen vorgesehen, um unabhängig die Materialströmung längs wenigstens einiger dieser Kanäle zu steuern. Die Einhaltung dieses bevorzugten Merkmals ermöglicht es, daß die mittleren Geschwindigkeiten wenigstens einiger der Strahlströme, die aus den Düsenauslässen austreten, unabhängig geregelt werden. Wie erwähnt, sorgt die Einstellung der mittleren Gasaustrittsgeschwindigkeit jedes der Strahlströme auf einen Wert innerhalb 10% der mittleren Gasaustragsgeschwindigkeit von einer dieser Vielzahl von Strahlströmen für eine hohe spezifische Rate des Aufbaus der Feuerfestmasse und der Qualität dieser Masse.

Vorzugsweise sind die Düsen dieser Gruppe so unter Abstand angeordnet, daß, wenn die Düsenauslässe dieser Gruppe von der Stirnseite her gesehen werden, jeder der Düsenauslässe dieser Gruppe unter Abstand von einem diesem ersten anderen Düsenauslaß der Gruppe um ein Stück unter Abstand angeordnet ist, das nicht größer als das Dreifache des kleinsten Durchmessers des eigenen Querschnitts oder desjenigen dieses anderen Düsenauslasses ist. Die Einhaltung dieses bevorzugten Merkmals führt dazu, daß die Düsenauslässe näher aneinander unter Abstand angeordnet sind, mit dem Ergebnis, daß in Betrieb, beispielsweise bei einem Verfahren nach der Erfindung, eine größere Konzentration von Wärme auf der so bearbeiteten Oberfläche und eine reduzierte Verdünnung des aus den Düsenauslässen durch die umgebende Atmosphäre zu erwarten ist, was Vorteile in der spezifischen Aufbaurate der erhaltenen Feuerfestmasse mit sich bringt.

Vorzugsweise sind die Düsen dieser Gruppe so unter Abstand angeordnet, daß bei stirnseitiger Betrachtung der Düsenauslässe der Gruppe jeder der Düsenauslässe der Gruppe von jedem anderen Düsenauslaß dieser Gruppe unter Abstand angeordnet ist, der wenigstens gleich dem kleinsten Durchmesser seines eigenen Querschnitts oder desjenigen des jeweiligen anderen Auslasses ist. Ein Hauptvorteil bei der Einhaltung dieses wünschenswerten Merkmales der Erfindung ist, daß die während des Betriebes aus solch einer Gruppe von Düsenauslässen austretenden Materialstrahlströme nicht dazu neigen, einander während des Verlaufs ihrer Bahnen zu stören, bevor sie die Arbeitsfläche erreichen. Dies führt zu günstigen Bedingungen bei den Oxidationsreaktionen, die während des Versprühens stattfinden, wodurch man die Bildung einer Feuerfestmasse hoher und gleichmäßiger Qualität bewirkt.

Vorzugsweise umfaßt eine solche Düsengruppe wenigstens zwei in Reihen angeordnete Düsen. Dies ist eine sehr einfache Düsenanordnung und erleichtert die Konstruktion von Lanzen mit verschiedenen unterschiedlichen Düsenauslaßabständen, die für das Versprühen verschiedener Arten von Partikeln geeignet sind.

Nach einigen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung umfaßt diese Düsengruppe wenigstens eine Düse (im folgenden "innere Düse" genannt), deren Auslaß innerhalb eines solchen gedachten Polygons liegt, dessen Ecken durch die Mitten der Auslässe der anderen Düsen bestimmt sind (im folgenden "Umfangsdüsen" der Gruppe genannt). Im Betrieb ermöglicht die Einhaltung dieses bevorzugten Merkmals, daß Material aus diesen Düsen derart versprüht wird, daß eine günstig hohe Konzentration von Wärme auf der Arbeitsfläche, insbesondere zur Abscheidung von hoch-feuerfestem Material, vorzugsweise Aluminiumoxid, Magnesiumoxid und/oder Zirkonoxid stattfindet.

Arbeitet man mit einer Lanze nach diesem bevorzugten wünschenswerten Merkmal der Erfindung, so ist ein Strahlstrom von Material, der aus einem solchen inneren Düsenauslaß versprüht wird, wenigstens teilweise von diesen Strömen umgeben, die aus den Umfangsdüsenauslässen versprüht werden. Es hat sich herausgestellt, daß das Vorhandensein von Strahlströmen aus geeignet im Umfang angeordneten Umfangsdüsenauslässen zu einem Abschirmungseffekt führen kann, der gegen das Entweichen partikelförmigen Materials aus dem oder den inneren Strömen in die umgebende Atmosphäre und auch die Verdünnung dieser oder dieses inneren Strahls durch relativ kalte umgebende Atmosphäre arbeitet. Weiterhin kann ein Teil jedes Umfangsstroms in ähnlicher Weise geschützt werden durch den oder die inneren Ströme, und zwar gegen das Entweichen partikelförmigen Materials in die umgebende Atmosphäre und gegen Verdünnung durch diese. Das Ausmaß, in dem das Entweichen partikelförmigen Materials und die Verdünnung der Strahlströme reduziert werden, hängt von der Wirksamkeit der Abschirmung, die die Umfangsströme liefern, ab. Die Wirksamkeit der Abschirmung wird begünstigt, wenn, wie bevorzugt, der Linearabstand zwischen aufeinanderfolgenden Umfangsdüsenauslässen nicht größer als das Dreifache des kleinsten Durchmessers eines dieser aufeinanderfolgenden Umfangsdüsenauslässe ist.

Nach einigen bevorzugten Ausführungssformen der Erfindung ist der Linearabstand zwischen jedem Umfangsdüsenauslaß und oder dem nächsten inneren Düsenauslaß nicht größer als das Dreifache des kleinsten Durchmessers eines dieser jeweiligen Düsenauslässe. Die Einhaltung dieses bevorzugten Merkmals ermöglicht eine bessere und einfache Regelung der Bedingungen, unter denen die oxidierenden Reaktionen während der Verwendung der Lanze stattfinden, wobei eine intensive Erwärmung der Arbeitsoberfläche für die Abscheidung einer hoch-feuerfesten Masse hierdurch wird und so eine gesteigerte spezifische Rate des Aufbaus feuerfesten Materials und die Bildung einer Feuerfestmasse sehr hoher Qualität ermöglicht wird.

Vorzugsweise ist die Gesamtfläche der Innendüsenauslässe größer als die Fläche jedes der Umfangsdüsenauslässe. Zusätzlich zum vergrößerten Durchflußmengendurchlaß des versprühten Materials und Entweichen von Material oder ohne Verdünnung der umgebenden Atmosphäre vereinfacht der aus der oder den Innendüsen aufgrund des genannten Abschirmeffekts versprühte Materialstrom die Einhaltung dieses wünschenswerten Merkmals ebenfalls in erheblicher Weise und damit die Konstruktion einer Lanze mit einer gegebenen maximalen potentiellen Massenauslaßmenge. Einer der Faktoren, der die maximale potentielle Massenaustragsmenge aus einer Düse bestimmt, ist dessen Auslaßbereich; so kann eine einzige Düse, deren Auslaß über einen gegebenen Durchmesser verfügt, in wirksamer Weise beispielsweise vier Düsen ersetzen, wobei jede über dessen halben Auslaßdurchmesser verfügt. Für eine gegebene potentielle Austrittsrate kann die Anzahl der in die Lanze eingebauten Düsen beachtlich vermindert werden und damit die Konstruktion einfacher machen.

Vorteilhaft liegt die Gesamtfläche der Innendüsenauslässe bei wenigstens 300 mm² und wünschenswert liegt diese Fläche bei mindestens 500 mm², so daß Raum für hohe Massenaustrittsraten aus solchen Auslässen möglich wird.

Bevorzugt ist ein einziger solcher innerer Düsenauslaß vorgesehen, da dadurch die Konstruktion der Lanze vereinfacht wird.

Nach den am meisten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die Fläche des Querschnittes jedes Umfangsdüsenauslasses nicht größer als 320 mm². Dies hat den Vorteil, daß die Größe der hierdurch versprühten Strahlströme auf eine Größe begrenzt wird, die gegen das Entweichen partikelförmigen Materials nach außen aus diesen Umfangsströmen und gegen die Verdünnung solcher Ströme wirkt und somit die Aufbaureste der Feuerfestmasse in bezug auf den Massendurchsatz, bei welchem das Material von der Lanze versprüht wird, steigert. Der Vorteil wird besonders offensichtlich, wenn Umfangsdüsen solch begrenzter Auslaßgröße in Zuordnung zu einer Innendüse ziemlich großer Abmessung vorhanden sind. Für eine gegebene Aggregatmenge des Materialaustrags bieten die Umfangsstrahlströme eine günstige Abschirmung für den größeren inneren Strahlstrom.

Vorzugsweise umfaßt die Lanze wenigstens sechs Düsen, so daß hohe Massenaustragsraten des im Sprühvorgang befindlichen Materials möglich werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Lanze wenigstens sechs Düsen, die im wesentlichen unter gleichem Radial- und Winkelabstand um eine Achse des Lanzenkopfes angeordnet sind. Dies fördert die Kreissymmetrie der versprühten Strahlströme um diese Achsen, so daß die Art, wie das Material auf die Arbeitsfläche abgeschieden wird, nicht abhängig von der Orientierung der Lanze relativ zur Richtung ist, in welcher sie quer über die Oberfläche während des Versprühens geführt wird bzw. über diese passiert.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Verwendung der Lanzen in einem Verfahren zum Bilden einer Feuerfestmasse anzugeben.

Hierzu geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Bilden einer Feuerfestmasse auf einer Arbeitsfläche, indem gegen diese Fläche ein Gemisch aus exotherm oxidierbaren Partikeln und feuerfesten Partikeln in einem Sauerstoffträgergas versprüht wird, wobei das zu versprühende Material längs einer Lanze zu einem Lanzenkopf gefördert wird und das Gemisch unter Bedingungen ausgetragen wird, derart, daß diese oxidierbaren Partikel mit dem Sauerstoffträgergas reagieren; hierdurch wird Wärme erzeugt, die wenigstens teilweise die Oberflächen der feuerfesten Partikel, mit denen sie versprüht werden, schmilzt, um diese Feuerfestmasse zu bilden. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß diese gemischten exotherm oxidierbaren und feuerfesten Partikel in einem Sauerstoffträgergas aus einer Gruppe von Düsenauslässen bei einer Austragsgeschwindigkeit von über 50 kg pro Stunde und cm² Düsengesamtauslaßfläche versprüht werden.

Die Maßnahme nach der Erfindung schließt nicht aus die Verwendung einer Lanze, die zusätzlich zu den die Gruppe bildenden Düsen eine/oder mehrere andere Düsen aufweist, die nicht von der definierten Anordnung und dem genannten Abstand sind. Bevorzugt jedoch wird diese Gruppe von Düsen durch sämtliche der in der Lanze vorhandenen Düsen gebildet, da dies dazu führt, daß Schichtenbildung vermieden wird.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich herausgestellt, daß die Schichtenbildung einer feuerfesten Abscheidung weniger leicht auftritt. Tatsächlich können sich Abscheidungen im wesentlichen homogener Struktur aufbauen, selbst wenn sie von erheblicher Dicke sind und durch mehrere Durchgänge einer Lanze über die Arbeitsfläche gebildet wurden. Es scheint daher wahrscheinlich, daß die Verbesserung zum Teil auf die thermischen Faktoren zurückzuführen ist, die den hohen Austragsgeschwindigkeiten und der erfindungsgemäßen Düsenanordnung zuzuordnen sind.

Wird eine heiße feuerfeste Oberfläche repariert, so muß der Lanzenaustrag oft zunächst dazu dienen, die örtliche Temperatur dieser Fläche zu erhöhen; und das versprühte Material kann gegebenenfalls nicht richtig an der Fläche haften. Nur wenn die Temperatur der Arbeitsfläche das richtige Niveau erreicht hat, kann eine gute Haftung stattfinden. Arbeitet man mit einem Verfahren nach der Erfindung, so erfolgt die Oberflächenerwärmung schneller aufgrund der hohen Austragsgeschwindigkeit und der relativen Nähe der verschiedenen Strahlströme, die aus den verschiedenen Düsenauslässen austreten. Benachbarte Strahlströme neigen dazu, einander in gewisser Weise sie dazu, in der Verbrennung heißer zu sein. Da auch eine relativ große Masse feuerfesten Materials, das die Arbeitsfläche bildet, erwärmt wird und da eine gegebene Fläche der Arbeitsfläche durch heiße Strahlströme während der Durchführung des Verfahrens umgeben wird, dient diese Fläche dazu, langsamer zu kühlen und verbleibt warm genug nicht nur für die richtige Haftung der feuerfesten Masse, sondern auch um die Homogenität der Struktur der Feuerfestmasse beizubehalten, die während aufeinanderfolgender Durchgänge der Lanze über einer gegebenen Zone der Arbeitsfläche abgeschieden wird.

Das Erreichen solcher guten Ergebnisse ist nicht kritisch, abhängig von der Art, in welcher die Lanze über die Arbeitsfläche geführt wird, um die feuerfeste Abscheidung aufzubauen. Beispielsweise kann ein tiefer Riß in einer feuerfesten Wandung repariert werden, indem die Lanze längs des Risses arbeitet und die volle Abscheidungsdicke allmählich längs des Risses aufbaut; oder die Lanze kann hin und her über die volle Länge des Risses oft genug bewegt werden, um die gewünschte Abscheidung aufzubauen. Eine Reparatur guter Qualität kann auf beide Art und Weise vorgenommen werden, wenn das Verfahren nach der Erfindung zur Anwendung gebracht wird, wogegen Versuche, so zu arbeiten, wie man dies bei bekannten Verfahren bisher getan hat, nicht zu vergleichsweise guten Ergebnissen führt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die mittlere Gasaustrittsgeschwindigkeit aus jeder Düse dieser Gruppe eingestellt, so daß sie innerhalb 10% der mittleren Gasaustrittsgeschwindigkeit aus jeder anderen Düse dieser Gruppe liegt. Es hat sich herausgestellt, daß bei Einhaltung dieses Merkmals eine hohe Aufbaurate an feuerfester Maasse begünstigt wird.

Soll der aus irgendeiner gegebenen Düse austretende Strahlstrom eine wesentlich höhere mittlere Geschwindigkeit als ein benachbarter Strahlstrom haben, würde sich die Gefahr ergeben, daß dieser Strom Material von seinem Nachbarn mitreißt. Dies führt dann leicht zu einer zu frühen Zündung des Materials im schnelleren Strahlstrom, und dies wiederum würde ungünstig die Abscheidung oder seine Aufbaumenge oder -rate beeinflussen.

Nach einigen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird dieses partikelförmige Gemisch aus einer solchen Gruppe von Düsen versprüht, die wenigstens zwei unter Abstand angeordnete Reihen von Düsenauslässen umfaßt. Diese Düsenanordnung ist geeignet, einen ziemlich großen Bereich der Arbeitsfläche zu überstreichen; es ist vergleichsweise leicht, den Abstand zwischen den Reihen der Düsenauslässe zu wählen, so daß mit steigendem überdecktem Bereich eine zu starke Erwärmung nicht in Kauf zu nehmen ist. Solche eine Anordnung ist besonders brauchbar bei Abscheidungen von Feuerfestmaterialien relativ niedrigen Schmelzpunktes wie Siliciumoxid, insbesondere wenn der Abstand zwischen den Reihen der Düsenauslässe ziemlich groß ist (bis zum Achtfachen des kleinsten Düsenauslaßdurchmessers). Es hat sich herausgestellt, daß beim Arbeiten bei besonders hohen Temperaturen eine zu große Konzentration von Wärme aufgrund der Reaktionen im versprühten Material das auf diese Oberfläche gerade abgeschiedene Feuerfestmaterial in einem Ausmaß erreichen kann, daß es von der Stelle, wo es abgeschieden wird, fortfließen kann und so die spezifische Aufbaurate oder Größe der Feuerfestmasse ungünstig beeinflußt. Wird das Gemisch aus den Düsenauslässen versprüht, so hat sich herausgestellt, daß das Auftreten dieses Phänomens leicht dadurch umgangen werden kann, daß ein geeigneter Abstand zwischen den Reihen von Düsenauslässen in Anpassung an die Schmelztemperatur des versprühten Feuerfestmaterials gewählt wird, um eine Anpassung an die Schmelztemperatur des versprühten Feuerfestmaterials einzugehen, so daß das gerade abgeschiedene Material ausreichend viskos ist, um seine Lage zu behalten. Die Düsen können über die Arbeitsfläche passieren, so daß ein gegebenes Inkrement der letzteren zunächst von einem Strahlstrom aus einer Reihe von Düsen und dann von einem Strahlstrom aus der anderen Reihe von Düsen überstreichen wird, um in höchst günstiger Weise den Arbeitsbereich zu erwärmen. Es hat sich herausgestellt, daß durch die Wahl eines geeigneten Reihenabstandes gerade von einer Reihe von Strahlströmen abgeschiedenes Feuerfestmaterial wenigstens zum Teil schmilzt, wenn es von der nächsten Reihe überstrichen wird. Als Konsequenz wird das Feuerfestmaterial von dieser nächsten Reihe auf das vorher abgeschiedene Material abgeschieden, ohne daß eine offenbare Schichtenbildung in Kauf zu nehmen wäre. Lediglich beispielsweise könnten die Strahlströme aus den in zwei Reihen je zu drei Düsen angeordneten Düsen versprüht werden, so wie beispielsweise auf der "Sechser"-Fläche einer Form: Die Düsenauslässe konnten sämtlich kreisförmig und vom gleichen Durchmesser sein, wobei die Umfänge der Auslässe der Düsen in jeder Reihe voneinander um ein Stück entfernt angeordnet sind, das kleiner als der dreifache Durchmesser ist, während die Reihen (Düsenauslaßumfang zu Düsenauslaßumfang) um weniger als das Achtfache dieses Durchmessers voneinander entfernt waren.

Betreibt man ein Verfahren mit "innerer Düse" gemäß vorstehender Ausführung der Erfindung, so wird ein Materialstrom aus einem inneren Düsenauslaß versprüht und wenigstens teilweise durch solche Strahlen umgeben, die von den Umfangsdüsenauslässen versprüht werden. Es hat sich herausgestellt, daß die Anwesenheit von Strahlströmen, die aus geeignet unter Abstand angeordneten Umfangsdüsenauslässen austreten, zu einem Siebeffekt führen kann, der gegen das Entweichen partikelförmigen Materials aus dem oder den inneren Strömen in die umgebende Atmosphäre und auch gegen die Verdünnung solch innerer Ströme durch die relativ kalte umgebende Atmosphäre ankämpft. Weiterhin kann ein Teil jedes Umgangsstroms in ähnlicher Weise durch den oder die inneren Ströme gegen das Entweichen partikelförmigen Materials gegen die Umgebungsatmosphäre und Verdünnung geschützt sein. Das Ausmaß, in dem ein Entweichen partikelförmigen Materials und eine Verdünnung der Strahlströme vermindert werden, hängt ab von der Wirksamkeit der durch die Umfangsströme gelieferten Abschirmung. Diese Wirksamkeit der Abschirmung wird begünstigt, wenn in bevorzugter Weise der Linearabstand zwischen aufeinanderfolgenden Umfangsdüsenauslässen nicht größer als das Dreifache des kleinsten Durchmessers eines dieser aufeinanderfolgenden Umfangsdüsenauslässe wird.

Es hat sich herausgestellt, daß dann, wenn ein einziger Sprühdüsenauslaß in seiner Größe über eine praktische Grenze vergrößert wird, das ausgestoßene Material nicht mehr einen wohl definierten Strom bildet. Tatsächlich besteht eine Tendenz für das Material, aus dem versprühten Strahlstrom in die umgebende Atmosphäre zu entweichen; der Strom wird durch die Atmosphäre mit dem Ergebnis verdünnt, daß die Temperatur des Stroms gesenkt wird - tatsächlich können die Oxidationsreaktionen aufhören, sich selbst zu unterhalten - die spezifische Rate des Feuerfestaufbaus wird vermindert; die gebildete Feuerfestmasse ist von geringerer Qualität.

Das Versprühen eines Stahlstroms aus wenigstens einem solchen inneren Düsenauslaß hat eine weitere wichtige Konsequenz: Da der oder die inneren Düsenauslässe durch die Umfangsdüsenauslässe abgeschirmt sind, kann der oder jeder innere Düsenauslaß in brauchbarer Weise größer oder breiter gemacht werden als sonst ohne wesentliche Gefahr eines Entweichens von Material aus dem oder den inneren Strömen oder der Verdünnung dieser Ströme möglich wäre, mit dem Ergebnis, daß das partikelförmige Material bei größerem Massendurchsatz versprüht werden kann und so zu einer gesteigerten Rate des Aufbaus einer Feuerfestmasse hoher Qualität führen kann. Bei bevorzugten Ausführungen der Erfindung ist daher die Gesamt- Austragsmenge aus den inneren Düsenauslässen größer als die Austragsmenge aus jedem der Umfangsdüsenauslässe. Vorzugsweise ist die Gesamtfläche des oder der Querschnitte des oder der inneren Düsenauslässe wenigstens gleich 300 mm², und wünschenswert ist die Gesamtfläche des oder der Querschnitte des oder der inneren Düsenauslässe wenigstens gleich 500 mm², so daß hohe Massentragsraten aus dem oder den Auslässen möglich sind.

Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, nur mit diesem einen inneren Düsenauslaß zu arbeiten, da dies die Zuführung des auszutragenden Materials erleichtert.

Nach den am meisten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der Querschnittsbereich jedes Umfangsdüsenauslasses nicht größer als 320 mm². Das Versprühen von Strahlströmen aus den Umfangsdüsen solch einer begrenzten Größe an ihren Auslässen wirkt gegen das Entweichen partikelförmigen Materials nach außen aus den Umfangsströmen und gegen Verdünnung solcher Ströme; steigert so die Reaktionsrate des Aufbaus an feuerfester Masse. Dieser Vorteil wird besonders deutlich, wenn die Umfangsdüsen solch eine begrenzten Auslaßgröße verwendet werden in Zuordnung zu einer inneren Düse größerer Auslaßgröße. Für eine gegebene Aggregatrate des Materialaustrags sorgen die Umfangsstrahlströme für eine gute Abschirmung für den größeren inneren Strahlstrom und obwohl die Umfangsstrahlströme in gewissen geringem Ausmaß mit einem gewissen geringem Entweichen des Materials aus diesen Strömen des gesamten, in einem gegebenen Zeitraum ausgetragenen Materials verdünnt sein können, ist der beeinflußte Anteil gering.

Vorzugsweise wird dieses partikelförmige Gemisch aus wenigstens sechs Düsenauslässen versprüht, so daß hohe Massenaustragsraten des versprühten Materials möglich werden.

Nach gewissen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird dieses partikelförmige Material aus wenigstens sechs Düsenauslässen versprüht, die im wesentlichen gleichmäßig radial und unter gleichmäßigem Winkelabstand um eine Achse des Lanzenkopfes herum angeordnet sind. Dies begünstigt eine kreisförmige Symmetrie der versprühten Strahlströme um diese Achse, so daß die Art und Weise, wie das Material auf der Arbeitsfläche abgeschieden wird, nicht abhängig von der Orientierung der Lanze zur Richtung ist, in der sie quer über die Fläche während des Versprühens geführt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von vier Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Lanzenschafts längs der Linie I-I der Fig. 2;

Fig. 2 das Kopfende einer Lanze im Querschnitt, wobei der Lanzenschaft ein Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 ist und der Kopf der Lanze im planaren Querschnitt gezeigt ist;

Fig. 3 eine Stirnansicht des in Fig. 2 gezeigten Lanzenkopfes ist; und

Fig. 4 und 5 im wesentlichene gebrochene Querschnittsdarstellungen zweier weiterer Ausführungsformen einer Lanze nach der Erfindung sind;

Fig. 6 und 7 jeweils eine Stirnansicht und einen Querschnitt einer vierten Ausführungsform einer Lanze nach der Erfindung zeigen; und

Fig. 8 eine schematische Stirnansicht entsprechend Fig. 6 ist.

In den Fig. 1 und 2 umfaßt ein Lanzenschaft 1 innere, mittlere und äußere konzentrische Rohre 2, 3 und 4, die jeweils an einem Ende sich erweitern und Teil des Lanzenkopfs 5 bilden. Das Innenrohr 2 bildet einen Speisekanal 6 für die Speisung des Kopfes 5 mit in einem Trägergas geführten partikelförmigen Material. Die inneren und äußeren Rohre 2 und 3 sind über eine Vielzahl kleinerer Speiserohre 7 für die Zuführung zusätzlichen Sauerstoffs zum Kopf 5 unter Abstand gehalten. Die kleineren Speiserohre 7 können zwischen den inneren und mittleren Rohren 2, 3 über nicht dargestellte Stege gewünschtenfalls verschweißt werden. Die Schweißungen (und gegebenenfalls vorhandenen Stege) können kontinuierlich oder intermittierend über die Länge des Schaftes 1 sein. Die mittleren und äußeren Rohre 3, 4 sind durch Stege 8 getrennt voneinander gehalten, die untereinander verschweißt sein können.

Wie in Fig. 2 gezeigt, verfügen die kleineren Speiserohre 7 über Enden 9, die in den aufgeweiteten Kopf 5 der Lanze vorstehen; ihre Auslässe 10 öffnen in eine Mischkammer 11. In Praxis kann die Lanze mit Partikeln feuerfesten Materials, wie Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Zirconium, Zirkonoxid, Magnesiumoxid oder einem Gemisch von zwei oder mehreren dieser Bestandteile zusammen mit Partikeln exotherm oxidierbaren Materials, wie Partikeln des Siliciums, Aluminiums, Zirconiums, Magnesiums oder einem Gemisch von zwei oder mehreren dieser Materialien in Luft, Sauerstoff angereichert mit Luft, oder Sauerstoff als Trägergas über den üblichen Speisekanal 6 beaufschlagt werden, während zusätzlicher Sauerstoff längs jedem der kleineren Speiserohre 7 zugeführt wird. Jede Gefahr eines Flammenrückschlags längs des mittigen Speisekanals 6 kann niedrig angesetzt werden, da Luft allein oder als Trägergas verwendet wird, da Luft allein kaum die Verbrennung der oxidierbaren Materialien im Gemisch, insbesondere bei vernünftig niedrigen Temperaturen aufrechterhalten wird. Die aufgeweiteten Enden der inneren und äußeren Rohre 2, 4 werden durch ein ringförmiges Verschlußelement 12 überbrückt; das aufgeweitete Ende des mittleren Rohres 3 endet kurz vor dem Verschlußglied. Um die Temperatur der Lanze auf einem vernünftigen niedrigen Niveau zu halten, kann ein Kühlmittel durch die Räume zwischen den inneren und mittleren Rohren 2, 3 einerseits und den mittleren und äußeren Rohren andererseits zirkulieren. Beispielsweise kann man Wasser veranlassen, gegen den Lanzenkopf 5 zwischen den inneren und mittleren Rohren 2, 3 zu strömen, so daß es gegen den rückwärtigen Teil der Lanze zwischen den mittleren und äußeren Rohren 3, 4 zurückströmt und so einen Gegenströmungskühlmantel bildet. Ein Stopfenelement 13 (Fig. 2 und 3) wird in eine Gewinde 14 im Kopf 5 der Lanze geschraubt und bildet eine Gruppe von Sprühdüsen. Das Stopfenelement 13 bildet einen Ring aus acht Düsen 15. Die Mitten der Auslässe der Düsen 15 definieren so die Ecken eines Oktagons.

Die Auslässe 10 der kleineren Speiserohre 7 sind jeweils gegen eine der Düsen 15 gerichtet; ein Steuerventil, wie beispielsweise bei 16 angedeutet, ist in jedem dieser Speiserohre vorgesehen. Die Anordnung ermöglicht eine unabhängige Regelung der Austrittsgeschwindigkeit aus jedem Düsenauslaß.

Nach einem praktischen Beispiel hat jede Düse 15 einen Auslaßdurchmesser von 20 mm; ihre Mitte ist unter 65 mm von der Mitte O der Fläche des Lanzenkopfs 5 entfernt. Die Entfernung zwischen deren Mitten beträgt in etwa 50,3 mm, so daß der lineare Abstand S zwischen den Auslässen aufeinanderfolgender Umfangsdüsen etwa 30,3 mm beträgt; jeder Düsenauslaß hat jedoch von zwei anderen Auslässen einen Abstand, der etwa gleich dem 1,5fachen ihres gemeinsamen Durchmessers beträgt.

Ein Mittelteil des Stopfens 13 ist ausgehöhlt; dieser kann mit Asbest oder anderem wärmebeständigem Material 17 zum Zwecke der Wärmeisolierung gepackt sein.

Jede der Fig. 4 und 6 zeigt die beiden Enden einer Lanze im Längsschnitt, und der Querschnitt des Lanzenschaftes ist in der Mitte jeder Figur gezeigt. In diesen Figuren wird jede Düse einzeln über ihr eigenes Speiserohr beaufschlagt. Im Falle jeder Düse und ihrem zugeordneten Beaufschlagungsrohr fallen deren Mitten zusammen; deren Größen sind die gleichen, so daß die Anordnung der Düsen in Stirnansicht des Lanzenkopfs ohne weiteres aus dem entsprechenden Lanzenkopfquerschnitt abgeleitet werden kann. So bildet ein Speiserohr 7 jedes Lanzenschaftes einen Speisekanal 6, der in jedem Fall in einer inneren Düse 18 endet. Eine Vielzahl kleinerer Speiserohre 7, sechs sind dargestellt, beaufschlagen jeweils einen Ring von Umfangsdüsen, die die innere Düse 18 umgeben.

Der Lanzenschaft der Ausführungsform der Fig. 4 umfaßt wie der der Fig. 1 und 2 mittlere und äußere Rohre 3, 4, die konzentrisch mit dem inneren Rohr 2 sind; diese wiederum bilden einen Gegenstromkühlmantel für den Lanzenschaft. Das Ende des äußeren Rohres 4 ist durch eine Verschlußplatte 12 verschlossen, durch welche die Düsen 15, 18 vorragen; das mittlere Rohr 3 ist am Kopf offenendig. Am hinteren Ende des Lanzenschaftes ist das äußere Rohr durch ein Verschlußelement 19 verschlossen, durch welches die verschiedenen Speiserohre 2, 7 sowie das hintere Ende des Mittelrohres 3 vorstehen; das Mittelrohr 3 ist selbst durch ein Verschlußelement 20 verschlossen, durch welches die verschiedenen Speiserohre 2, 7 vorstehen. Kühlmitteleinlässe 21 sind am rückwärtigen Ende des mittleren Rohres 3 vorgesehen; Kühlmittelauslässe 22 am hinteren Ende des äußeren Rohres 4, so daß das Kühlfluid wie Wasser nach oben zwischen den inneren und mittleren Rohren 2, 3 in Kontakt mit sämtlichen Speiserohren 2, 7 und dann zurück nach unten zwischen den mittleren und äußeren Rohren 3, 4 zirkulieren kann. Die kleineren Speiserohre 7 sind an ihrem Ort zwischen den inneren und mittleren Rohren 2, 3 durch Stege 8 festgehalten.

Aus dem in der Mitte der Fig. 4 gezeigten Querschnitt läßt sich ohne weiteres ableiten, daß die Mitten der Auslässe der Umfangsdüsen 15 ein gedachtes Polygon 23, in diesem Fall ein regelmäßiges Hexagon, definieren.

Das Kühlsystem der in Fig. 5 gezeigten Lanze ist geringfügig unterschiedlich zu dem der Fig. 4. In Fig. 5 ist ein äußeres Lanzenschaftrohr 4, jedoch kein Mittelrohr gezeigt. Wie vorher ist das äußere Rohr 4 am Kopfende durch eine Schließplatte 12 geschlossen, durch welche die Düsen 15, 18 vorragen. Zwischen den inneren und äußeren Rohren 2, 4 ist eine Vielzahl von offenendigen Rohren 24 angeordnet, die abwechselnd mit den kleineren Speiserohren 7 vorgesehen sind. Am hinteren Ende des Lanzenschaftes öffnen diese Rohre 24 in einen Schließkasten 25, der das rückwärtige Ende des äußeren Rohres 4 schließt und durch welches die verschiedenen Speiserohre 2, 7 vorstehen. Der Schließkasten 25 ist mit Kühlmitteleinlässen 21 versehen, so daß das Kühlmittel veranlaßt werden kann, nach oben durch die Rohre 24 und dann zurück nach unten zwischen die inneren und äußeren Rohre 2, 4 in Kontakt mit sämtlichen Speiserohren 2, 7 zu strömen und aus den Kühlmittelauslässen 22 am hinteren Ende des äußeren Rohres 4 auszutreten. Die kleineren Speiserohre 7 sind am äußeren Rohr 4 über kurze Stege 8 befestigt, so daß das Kühlmittel zwischen den Speiserohren und dem äußeren Rohr über den größten Teil von deren Längen, um Kühlung hervorzurufen, zirkulieren kann.

In praktischen spezifischen Beispielen der entsprechend Fig. 4 oder 5 aufgebauten Lanzen kann das mittige Speiserohr 2 sowie die Innendüse 18 einen Durchmesser von 30 mm haben, während jedes der kleineren äußeren Speiserohre 7 und die Düsen 15 einen Durchmesser von 16 mm haben. Die Mitten der Umfangsdüsen 15 sind in 40 mm Abstand von der Mitte der inneren Düse 18 angeordnet. Dieser ist gleich dem Linearabstand zwischen den Mitten der Umfangsdüsen, so daß der Abstand zwischen deren Auslässen 24 mm beträgt. Die Auslässe der Umfangsdüsen sind in 17 mm Abstand von dem Innendüsenauslaß angeordnet. Die verschiedenen Speiserohre können mit dem gleichen Sprühgemisch aus einer gemeinsamen Quelle oder aus unterschiedlichen Quellen gespeist werden. Ein die Strömung regelndes Einstellventil ist vorzugsweise im Strömungsweg zu jeder der Düsen 15, 18 vorgesehen. Solch ein Ventil kann in die Lanze selbst eingebaut sein oder kann Teil der Vorrichtung bilden, die zum Beliefern der Lanze mit dem zu versprühenden Material Verwendung findet.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine weitere Lanzenform mit einem Schaft 1 und einem Kopf 5. Die Lanze weist ein Rohr mit rechtwinkligem Querschnitt 26 auf, die sechs Speiserohre 27 zum Fördern partikelförmigen Materials in Luft als Trägergas an sechs, in zwei Reihen zu je drei angeordneten Düsen 28 enthält. Die Düsen 28 sind von größerem Durchmesser als ihre Speiserohre 27 und nehmen den Strom zusätzlichen Sauerstoffs auf, der zum Kopf 5 der Lanze über eine mittige Sauerstoffspeiseleitung 29 geführt wird, welche eine Sammelleitung 30 versorgt, die die Düsen 28 am Kopf mit der Lanze beaufschlagt. Das Lanzenschaftrohr 26 ist durch Platten 31 bzw. 32 an seinem vorderen und hinteren Ende verschlossen und enthält auch ein Paar offenendiger Rohre 33, über die Kühlmittel, z. B. Wasser, die Lanze hinauf zugeführt werden kann, so daß die Lanze in Kontakt mit den Speiserohren 27 zu den Auslaßrohren 34 zirkulieren kann. Damit die Düsenauslaßgeschwindigkeiten von jeder Düse unabhängig eingestellt werden kann, ist ein die Strömung regelndes Einstellventil (nicht dargestellt) vorzugsweise im Strömungsweg zu jeder der Düsen 28 vorgesehen. Solch ein Ventil kann in die Lanze selbst eingebaut sein oder kann Teil der Vorrichtung bilden, die verwendet wird, um die Lanze mit dem zu versprühenden Material zu versorgen.

Fig. 8 ist eine schematische Darstellung einer Stirnansicht des Lanzenkopfes und zeigt, daß die Mitten der Auslässe vier Eckdüsen 28 ein gedachtes Polygon 23, im vorliegenden Fall natürlich ein gleichseitiges, definieren. Da jede Düsenreihe gerade ist, liegen die Mitten der Auslässe der mittleren Düsen 28 jeder Reihe auf sich gegenüberliegenden Seiten des Vierecks, so daß sie es auch festlegen. In der spezifischen praktischen Ausführungsform haben sämtliche Düsen 28 einen Auslaßdurchmesser von 13 mm. Die Auslässe der Düsen in jeder Dreierreihe sind unter einem Abstand S₁ von 17 mm zueinander angeordnet; die Auslässe in den beiden Reihen sind um ein Stück S₂ von 47 mm unter Abstand vorgesehen.

In einer Modifikation zur Ausführungsform der Fig. 6 bis 8 haben die Speiserohre 27 den gleichen Durchmesser wie ihre jeweiligen Düsen 28; die Sauerstoffspeiseleitung 29 sowie die Sammelleitung 3 sind fortgelassen.

Im Betrieb soll eine Lanze nach der Erfindung mit einem geeigneten Gemisch partikelförmigen Materials in einem Sauerstoffträgergas gespeist werden. Wie in bekannten Fällen kann die Speisegeschwindigkeit des Trägergases einen wichtigen Einfluß auf die erhaltenen Ergebnisse haben; diese Speiserate kann aber ohne weiteres von den Fachleuten abhängig von bekannten Kriterien gewählt werden. Es soll nur angegeben werden, daß Sauerstoff in einer Menge zugeführt wird, die erheblich über den stöchiometrischen Anforderungen, beispielsweise beim doppelten stöchiometrischen Wert liegt.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu begrenzen.

Beispiel 1

Eine Anzahl von Rissen im wesentlichen gleicher Größe und Gestalt wurden künstlich in einer Ofenwandung hergestellt, die aus Silicablocks, hauptsächlich in Tridymitform, vorlag. Diese Risse wurden repariert, während die Wandung sich auf einer Temperatur von 1150°C befand. Es wurde ein Ausgangsgemisch aus 87% Siliciumoxid, 12% Silicium und 1% Aluminium (Gew.-%) versprüht, das bei einem Durchsatz von 360 kg/h in Sauerstoff als Träger unter Verwendung einer Lanze abgegeben wurde, deren sechs Düsenauslässe wie Fig. 6 zeigt, angeordnet waren. Das verwendete Siliciumoxid bestand aus 3 Gew.-Teilen Cristobalit und 2 Gew.-Teilen Tridymit mit Korngrößen zwischen 100 µm und 2 mm. Siliciumaluminiumpartikel hatten je eine mittlere Korngröße unter 10 µm, wobei das Silicium eine spezifische Oberfläche von 4000 cm²/g und das Aluminium eine spezifische Oberfläche von 6000 cm²/g hatte. In jedem Fall waren sämtliche Düsen kreisförmig und hatten einen Auslaßdurchmesser von 12 mm. Die gesamte Düsenaustrittsfläche lag so bei 6,78 cm², der Materialaustragsdurchsatz bei 53 kg/h und cm² Düsenauslaßfläche.

Jeder dieser Risse wurde unter Verwendung einer unterschiedlichen Lanze repariert. Das räumliche Verhältnis der Düsenauslässe von 5 Lanzen A bis E ist in der folgenden Tabelle I gezeigt, die auch die Gesamtmasse an partikelförmigem Material, die zur Austragung erforderlich, zeigt, um im wesentlichen die gleiche Masse feuerfesten Materials zur Durchführung jeder Reparatur zusammen mit einer Angabe des Ergebnisses mit Beurteilung der Qualität der Reparatur abzuscheiden.

Tabelle I

Das Beispiel zeigt, daß die Arbeitsweise gemäß der Erfindung nicht nur zur Bildung einer Feuerfestmasse höherer Qualität führt, wie durch das Fehlen von Schichtenbildung deutlich wird, sondern auch überraschend, daß dieses Ergebnis mit einer Einsparung von Material erreicht wird, das notwendigerweise zum Reparieren eines Fehlers gegebener Größe ausgetragen werden muß.

Beispiel 2

Gleichförmige Schichten feuerfesten Materials wurden bei gleicher Dicke auf Blocks aus schmelzgeformtem Corhart Zac (Warenname) (die aus Zirkonoxid, Aluminiumoxid und Siliciumoxid bestanden) abgeschieden, indem ein Ausgangsgemisch versprüht wurde, während die mit einer Oberfläche zu versehenden Blöcke sich auf einer Temperatur von 1200°C befanden.

Die verwendeten Ausgangsgemische waren zusammengesetzt aus 35 Gew.-% Zirkonoxid und 53 Gew.-% Aluminiumoxid im Gemisch mit Silicium und Aluminium, wobei der Siliciumgehalt der Gemische 8%, der Aluminiumgehalt 4% betrug. Die Ausgangsgemische wurden bei variierenden Durchsätzen abhängig von der verwendeten Lanze in Sauerstoffströmen als Trägergas versprüht.

Die Aluminiumoxid- und Zirkonoxidpartikel hatten eine Korngröße von 50 µm und 500 µm, und die Silicium- und Aluminiumpartikel hatten die jeweiligen in Beispiel 1 gegebenen Graunulometrien.

Verschiedene Lanzen wurden gemäß Fig. 4 hergestellt. In der folgenden Tabelle II bezeichnet ⌀15 den Auslaßdurchmesser jeder der sechs Umfangsdüsen 15 und Durchmesser 18 den Auslaßdurchmesser der inneren Düse 18; S15 ist der Abstand zwischen den Auslässen aufeinanderfolgender Umfangsdüsen 15 (vgl. den Abstand S in Fig. 3), und S15-18 ist der Abstand zwischen den Auslässen jeder der Umfangsdüsen 15 sowie der inneren Düse 18.

Tabelle II

Die Gesamtmenge des Austrags der Partikel aus den Lanzen mit einem 16 mm großen Durchmesser des Innendüsenauslasses lag bei 750 kg/h, während der aus den Lanzen mit 30 mm Innendüsenauslaß bei 1000 kg/h lag.

Dieses Beispiel zeigt auch, daß die Arbeitsweise nach der Erfindung zur Bildung einer Feuerfestmasse höherer Qualität mit Einsparung an Material führt, welches notwendigerweise ausgetragen werden muß, um eine gegebene Menge feuerfeste Masse abzuscheiden.

Claims (20)

1. Lanze zum Versprühen von Partikeln exotherm oxidierbaren Materials und Partikeln feuerfesten Materials in einem Sauerstoffträgergas, wobei die Lanze einen Kopf zum Austrag solch partikelförmigen Materials aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lanzenkopf eine Gruppe von Düsen umfaßt, deren Auslässe so unter Abstand angeordnet sind, daß bei stirnseitigem Betrachten der Düsenauslässe der Gruppe von Auslässen jeder Düsenauslaß unter Abstand von einem benachbarten Düsenauslaß der Gruppe um ein Stück entfernt angeordnet ist, das nicht mehr als das Dreifache des kleinsten Durchmessers seines eigenen Querschnitts oder dem des benachbaren Auslasses ist und von einem zweiten anderen Auslaß der Gruppe um ein Stück entfernt angeordnet ist, das nicht mehr als das Achtfache des kleinsten Durchmesers des eigenen Querschnitts oder desjenigen des zweiten anderen Auslasses ist und so, daß die Mitten der Auslässe wenigstens einiger Düsen der Gruppe die Ecken eines gedachten Polygons bilden, wobei die Lanze mit wenigstens drei longitudinalen zum Kopf führenden Speisekanälen versehen ist.

2. Lanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe von Düsen durch sämtliche in der Lanze vorhandenen Düsen gebildet ist.

3. Lanze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein unabhängiger Speisekanal für jede aus einer Vielzahl dieser Sprühdüsen vorgesehen ist.

4. Lanze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um unabhängig die Materialströmung längs wenigstens einiger diese Speisekanäle zu steuern.

5. Lanze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen der Gruppe so unter Abstand angeordnet sind, daß bei stirnseitigem Betrachten der Düsenauslässe der Gruppe jeder der Düsenauslässe dieser Gruppe unter Abstand von einem benachbarten Düsenauslaß der Gruppe um ein Stück entfernt angeordnet ist, das nicht mehr als das Zweifache des kleinsten Durchmessers des eigenen Querschnitts oder desjenigen des benachbarten Auslasses beträgt.

6. Lanze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen der Gruppe so unter Abstand angeordnet sind, daß bei stirnseitigem Betrachten der Düsenauslässe der Gruppe jeder der Düsenauslässe dieser Gruppe unter Abstand von jedem anderen Düsenauslaß dieser Gruppe um ein Stück entfernt angeordnet ist, das wenigstens gleich dem kleinsten Durchmesser des eigenen Querschnitts oder desjenigen anderen Auslasses ist.

7. Lanze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsengruppe Düsen umfaßt, die in wenigstens zwei unter Abstand angeordneten Reihen vorgesehen sind.

8. Lanze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe von Düsen wenigstens eine Düse (im folgenden "innere Düse" genannt) umfaßt, deren Auslaß innerhalb eines gedachten Polygons liegt, dessen Ecken durch die Mitten der Auslässe anderer Düsen (im folgenden "Umfangsdüsen" genannt) dieser Gruppe definiert sind.

9. Lanze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearabstand zwischen aufeinanderfolgenden Umfangsdüsenauslässen nicht größer als das Dreifache des kleinsten Durchmessers irgendeines dieser aufeinanderfolgenden Umfangsdüsenauslässen ist.

10. Lanze nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearabstand zwischen jedem Umfangsdüsenauslaß und/oder dem nächsten Innendüsenauslaß nicht größer als das Dreifache des kleinsten Durchmessers irgendeines dieser jeweiligen Düsenauslässe ist.

11. Lanze nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtfläche des oder der Innendüsenauslässe größer als die Fläche jedes der Umfangsdüsenauslässe ist.

12. Lanze nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtfläche des oder der Innendüsenauslässe wenigstens 300 mm² beträgt.

13. Lanze nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtfläche des oder der Innendüsenauslässe wenigstens 500 mm² beträgt.

14. Lanze nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger solcher Innendüsenauslaß vorgesehen ist.

15. Lanze nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnittsflächenbereich jedes Umfangsdüsenauslasses nicht mehr als 320 mm² beträgt.

16. Lanze nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze wenigstens sechs Düsen umfaßt.

17. Lanze nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die sechs Düsen im wesentlichen unter gleichem Radial- und Winkelabstand um eine Achse des Lanzenkopfes herum angeordnet sind.

18. Verwendung der Lanzen nach einem der Ansprüche 1 bis 17 in einem Verfahren zum Bilden einer Feuerfestmasse auf einer Arbeitsfläche unter Sprühen eines Gemisches aus exotherm oxidierbaren Partikeln und feuerfesten Partikeln in einem Sauerstoffträgergas gegen diese Oberfläche, wobei zu versprühendes Material längs einer Lanze bis zu einem Lanzenkopf gefördert wird und dieses Gemisch unter Bedingungen derart ausgetragen wird, daß diese oxidierbaren Partikel mit dem Sauerstoffträgergas unter Entwicklung von Wärme reagieren, wodurch wenigstens die Oberflächen der feuerfesten Partikel, mit denen sie versprüht werden, zur Bildung der feuerfesten Masse geschmolzen oder angeschmolzen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die gemischten, exotherm oxidierbaren und feuerfesten Partikel in einem Sauerstoffträgergas aus einer Gruppe von Düsenauslässen bei einem Austragsdurchsatz von über 50 kg pro h und cm² der Gesamtdüsenauslaßfläche versprüht werden.

19. Verwendung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Gasaustrittsgeschwindigkeit aus jeder Düse der Gruppe auf innerhalb 10% der mittleren Gasaustrittsgeschwindigkeit aus jeder anderen Düse der Gruppe einstellbar ist.

20. Verwendung nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz polygonförmig angeordneter Düsenauslässe der Gesamt-Austragsdurchsatz aus der oder den Innendüsenauslässen größer als der Austragsdurchsatz aus jedem der Umfangsdüsenauslässe ist.