DE3780937T2

DE3780937T2 - Verfahren und vorrichtung zum spritzen von feuerfesten werkstoffschichten auf feuerfeste bauteile.

Info

Publication number: DE3780937T2
Application number: DE8787400977T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya C O Technical Re Fujii; Yaji C O Chiba Works Motoyasu; Tsuyoshi C O Chiba Wo Nakamoto; Akihiko C O Technical Re Nanba; Tsutomu C O Technical R Nozaki; Mitsuo C O Technical Res Saito; Seiji C O Technical R Watanabe
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1986-12-22
Filing date: 1987-04-28
Publication date: 1993-02-18
Anticipated expiration: 2007-04-29
Also published as: EP0274286B1; KR960004799B1; KR880007133A; AU7218087A; EP0274286A1; ES2033895T3; US5061527A; ZA873024B; DE3780937D1; AU601409B2; BR8702042A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und ein Gerät zum sicheren Ausführen einer Sprühbeschichtung eines feuerfesten Materials aufeine feuerfeste Konstruktion. In besonderer Weise betrifft die Erfindung das Ausführen einer sicheren und wirksamen Reparatur von feuerfesten Konstruktionen, wie Koksöfen, Röst- und Brennöfen, Schmelzöfen usw. Weiter betrifft die Erfindung besonders eine Sprühbeschichtungstechnik, die Gefahren beim Sprühbeschichten des feuerfesten Materials vermeidet, das feine Partikel von brennbarem Material im Pulverzustand enthält.

Beschreibung des technischen Hintergrundes

Koksöfen, Röst- oder Brennöfen und Schmelzöfen benützen feuerfeste Auskleidungen, um feuerfeste Konstruktionen zu bilden und so den Betrieb bei wesentlich hohen Temperaturen zu erlauben. Derartige feuerfeste Auskleidungen sind einer wesentlich hohen Temperatur während langer Zeit unterworfen, so daß Hitzerißbildung, Abblättern, die Bildung von Fehlstellen, Sprüngen usw. verursacht wird. Wie gut bekannt, müssen Koksöfen und einige Arten von Schmelzöfen wie Hochöfen kontinuierlich in ihrer gesamten Lebenszeit in Betrieb sein. Dementsprechend muß die Reparatur von Heißrissen, Abblätterungen, Fehlern, Sprüngen usw. ohne Unterbrechung des Betriebs ausgeführt werden.
Herkömmlicherweise wurden Reparaturarbeiten für die feuerfesten Auskleidungen mit Hilfe von Sprühbeschichtung durchgeführt. Ein derartiger Sprühbeschichtungs-Vorgang wurde in der JP-PS (Tokko) Showa 49-46364 beschrieben. Bei dem beschriebenen Verfahren wird ein feuerfestes Material ausgewählt mit derselben Zusammensetzung wie sie die zu reparierende feuerfeste Auskleidung besitzt. Das feuerfeste Material wird mit einer bestimmten Menge von feinen Partikeln von im Pulverzustand befindlichem verbrennbaren Material gemischt. Bei dem Sprühbeschichtungs-Vorgang wird die durch die Verbrennung des Metallpulvers erzeugte Wärme benützt, um das feuerfeste Material zu schmelzen oder anzuschmelzen und das feuerfeste Material an die feuerfeste Auskleidung anzuheften. Gleichzeitig dient das als Ergebnis der Verbrennung gebildete Metalloxid gleichzeitig als feuerfestes Material.
Bei einem solchen üblichen Spühbeschichtungs-Vorgang wird in Betracht gezogen, daß ein für das Ausführen einer Sprühbeschichtung von feuerfestem Material zum Reparieren von feuerfesten Auskleidungen erforderliche wärmewert im Bereich von 5000 kcal/kg bis 8000 kcal/kg liegt, wie in "Spray Coating repair of Coke Oven" (Seitetsu Kenkyu Bd. Nr. 305), veröffentlicht 1981, und "Development of Spray Coating Apparatus and Study of Spray Coating Condition" ("Iron and Steel" Nr. 4, Bd. Nr. 169), 1983 angeführt. Der Wärmewert, der entsprechend dem in den vorher erwähnten Veröffentlichungen angeführtem Vorgang erzeugt werden kann, liegt jedoch nur in einem Bereich von 2000 kcal/kg bis 3000 kcal/kg. Der vorgeschlagene Vorgang enthält so das Aufnehmen von 20 Gew.-% bis 30 Gew.-% MetallPartikel in das feuerfeste Material zur Bildung eines Gemisches, wobei die Metallpartikel als Verbrennungsmittel dienen. Der durch den vorgeschlagenen Vorgang zu erzeugende Wärmewert ist jedoch zu klein, um die feuerfesten Materialien zu schmelzen oder anzuschmelzen, um sie an die Oberfläche der wärmefesten Auskleidung aufzusprühen. Das verschlechtert die Anheftfähigkeit des feuerfesten Materials an der feuerfesten Auskleidung. Weiter ist infolge des Fehlens von Wärmewerten die Bildung einer feuerfesten Schicht mit zufriedenstellend hoher Dichte und das feste Anhängen der gebildeten feuerfesten Schicht an der feuerfesten Auskleidung schwierig gewesen. Es wäre möglich, den Wärmewert der während der Verbrennung zu erzeugenden Wärme zu erhöhen durch Erhöhen der Konzentration des Metallpulvers. Jedoch verursacht offenbar eine Erhöhung der Größe der Metallpulver-Konzentration auch eine Erhöhung der für die Reparatur erforderlichen Kosten.
Zusätzlich ist bei dem nach dem stand der Technik vorgschlagenen Vorgang die Partikelgröße des Metallpulvers auf einen Durchmesser kleiner als 50um begrenzt. Das Metallpulver mit der erwähnten begrenzten Partikelgröße wird durch den Sauerstoffstrom getragen. Das erschwert den praktischen Vorgang infolge der hohen Brennbarkeit derartig feiner Metallpartikel, wodurch eine Gefahr des Mitreißens und Rückzündens beim Sprühbeschichtungs-Vorgang verursacht wird.
Da weiter die Wärmemenge für die Sprühbeschichtungs bei dem erwähnten stand der Technik nur durch Verbrennung der Metallpartikel erzeugt wird, kann die zu reparierende feuerfeste Auskleidung nicht vor dem Beginn der Sprühbeschichtungs erhitzt werden. Damit wird die zu behandelnde feuerfeste Auskleidung rasch an einer stelle erhitzt. Die Erhitzungsstelle der feuerfesten Auskleidung wird rasch abgekühlt, wenn der Sprühbeschichtungs-Vorgang beendet ist. Das neigt dazu, bei der zu reparierenden teuerfesten Auskleidung Abblättern zu verursachen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Deswegen ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein Gerät zum Sprühbeschichten von feuerfestem Material zu schaffen, mit dem der Vorgang sicher und wirksam ausgeführt werden kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Gerät für Sprühbeschichtung von feuerfestem Material auf eine Oberfläche einer feuerfesten Konstruktion zu schaffen, das die Verwendung von Metall mit relativ großer Partikelgröße zuläßt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Gerät zur Sprühbeschichtung zu schaffen, welches unabhängig von dem Sprühbeschichtungs-Vorgang eine auf die zu behandelnde Oberfläche hin gerichtete Flamme bilden kann, um ein mäßiges Aufwärmen und Abkühlen der Oberfläche der feuerfesten Konstruktion zuzulassen und verhindern kann, daß in dem zu behandelnden Teil Abblättern verursacht wird.
Um die erwähnten und andere Ziele zu verwirklichen, wird ein Verfahren zur Sprühbeschichtung erfindungsgemäß ausgeführt unter Benutzung eines Gemischs aus feuerfestem Material und einem verbrennbaren Metall mit relativ großer durchschnittlicher Partikelgröße im Pulverzustand. Dieses Verfahren wird in Anspruch 1 beschrieben. Zusätzliche Merkmale sind in den Unteransprüchen 2 bis 20 angeführt. Die Merkmale des Geräts zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 21 bis 29 angeführt.
Die Partikelgröße des Metalls in dem Gemisch wird so ausgewählt, daß die Partikel groß genug sind, um sicher behandelt zu werden, und klein genug, um mittels eines Gasstroms transportiert zu werden und wirksam verbrannt zu werden, ohne eine wesentliche Erhöhung der Kosten zu erfordern. Als Trägergas zum Tragen des Gemischs kann ein nicht brennbares Gas oder ein Brenngas oder ein anderes nicht-oxidierendes Gas benutzt werden. Ein Brenngas und ein sauerstoffhaltiges, eine Verbrennung unterstützendes Gas, wie Sauerstoff, Luft usw. werden zu dem zu behandelnden Abschnitt an der Oberfläche hin zugeliefert, um eine Verbrennungsflamme zu richten. Das feuerfeste Material wird mit dem Trägergas in die durch das Brenngas und das die Verbrennung stützende Gas errichtete Flamme zugeleitet.
In Hinsicht auf die Betriebssicherheit wird die Größe der MetallpulverPartikel zur Verwendung in der Sprühbeschichtung erfindungsgemäßer Art begrenzt aufeine Mindestgröße von 50um Durchmesser. Durch Vergrößern der Partikel des Metalls wird die Brennbarkeit des Metallpulvers herabgesetzt. Die Verbrennung von Metall solcher großer Partikelgröße kann unterstützt werden durch Liefern des die Verbrennung unterstützenden Gases zusammen mit dem Brenngas. Das gleicht die Absenkung des Verbrennungs-Wirkungsgrades durch Benutzen des Metalls mit größeren Partikeln aus. Weiter wird nach der Erfindung der durch die Verbrennung des Metalls innerhalb der durch das Brenngas und das die Verbrennung stützende Gas errichteten Flamme erzeugbare Wärmewert ausreichend hoch zum Schmelzen oder Anschmelzen des feuerfesten Materials an der Oberfläche der zu behandelnden feuerfesten Konstruktion.
Das während der Verbrennung in der Flamme gebildete Metalloxid bildet ein Gemisch mit dem feuerfesten Material als zusätzliches feuerfestes Material. Deswegen ermöglicht es die Bildung einer ausreichend hohen Dichte der feuerfesten Schicht an dem zu behandelnden Abschnitt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die vorliegende Erfindung wird vollständiger verstanden durch die nachfolgend gegebene detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführung der Erfindung, die jedoch nicht zur Begrenzung der Erfindung auf die besondere Ausführung angesehen werden sollten, sondern nur zur Erklärung und dem Verständnis dienen.
In der Zeichnung ist:
Fig. 1 eine schematische einfache Darstellung, die die bevorzugte Ausführung eines Sprühbeschichtungs-Geräts nach der Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine Graphik, die die Beziehung zwischen der Anhaft-Wirksamkeit an einer feuerfesten Schicht und der durchschnittlichen Partikelgröße eines mit einem feuerfesten Material zu mischenden Metalls zeigt;
Fig. 3 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Porosität in der errichteten feuerfesten Schicht und der durchschnittlichen Partikelgröße des in dem Gemisch enthaltenen Metall zeigt;
Fig. 4 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Anheft-Wirksamkeit an eine feuerfeste Schicht und einer Konzentration der Metallpartikel in einem Gemisch aus feuerfestem Material und den Metallpartikeln zeigt;
Fig. 5 eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Porosität und dem Anteil der Metallpartikel in dem feuerfesten Materialgemisch zeigt;
Fig. 6 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Porosität in der errichteten feuerfesten Schicht und der Sauerstoff- Zuführrate zeigt;
Fig. 7 eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Porosität und der durchschnittlichen Partikelgröße des Metalls zeigt, wenn kein Verbrennungsgas zugeführt wird,
Fig. 8 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Porosität und der durchschnittlichen Größe der feuerfesten Partikel zur Benutzung bei der bevorzugten Ausführung der Fig. 1 zeigt;
Fig. 9 eine schematische schaubildartige Darstellung, welche eine Abwandlung der bevorzugten usführung des Sprühbeschichtungs-Geräts nach Fig. 1 zeigt; und
Fig. 10 eine schematische schaubildartige Darstellung, die eine andere Abwandlung der bevorzugten Ausführung des Sprühbeschichtungs- Geräts nach Fig. 1 zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG

In den Zeichnungen, besonders in Fig. 1 besitzt die bevorzugte Ausführung einer erfindungsgemäßen Sprühbeschichtungs-Vorrichtung eine Flamm-Lanze 10. Die Lanze 10 besitzt eine innere Einspritzdüse 12 und eine äußere Einspritzdüse 14. Die innere Einspritzdüse 12 erstreckt sich in Axialrichtung längs der Mittelachse der Lanze 10. Andererseits ist die äußere Einspritzdüse 14 ringförmig und koaxial zur inneren Einspritzdüse 12 angeordnet. Die innere und die äußere Einspritzdüse 12 bzw. 14 sind zu der Oberfläche einer feuerfesten Wand oder einer feuerfesten Auskleidung 11 gerichtet. In Fig. 1 weist die feuerfeste Wand 11 eine Fehlstelle 13 an der Oberfläche auf. Um eine Reparatur mit Auffüllen der Fehlstelle mit feuerfestem Material auszuführen, werden die innere und die äußere Einspritzdüse 12 bzw. 14 der Lanze 10 besonders auf die Fehlstelle 13 ausgerichtet, um eine Sprühbeschichtung zum Auffüllen der Fehlstelle mit feuerfestem Material auszuführen.
Die innere Einspritzdüse 12 ist mit einer Versorgungsleitung 16 für feuerfestes Material verbunden, die an ihren von der Lanze 10 fernliegenden Ende mit einer Auswurf-Speiseanordnung 18 verbunden ist. Mit der Auswurf-Speiseanordnung ist eine Trägergasquelle 20 über eine Versorungsleitung 22 mit nicht brennbarem Gas und ein Trägergas-Strömungssteuerventil 24 verbunden. Nach der bevorzugten Ausführung des Sprühbeschichtungs-Geräts ist die Trägergasquelle 20 so ausgelegt, daß sie ein unter Druck stehendes inertes oder nichtbrennbares Gas durch die Trägergas-Versorgungsleitung 22 zuführt. Andererseits besitzt die Auswurf-Speiseanordnung 18 ein in einen mit einem Gemisch aus einem feuerfesten Material und einem brennbaren Material mit feinen Partikeln im Pulverzustand angefüllten Trichter 28 eingesetztes Saugrohr. Ein Strömungssteuerventil 30 für feuerfestes Material ist in die Speiseleitung 16 für feuerfestes Material eingesetzt, um die Verbindung zwischen der Lanze 10 und der Auswurf-Speiseanordnung 18 herzustellen oder zu sperren und so die Zufuhr von feuerfestem Material zu der inneren Einspritzdüse 12 der Lanze 10 zu steuern.
Eine Zweigleitung der Trägergas-Versorgungsleitung 22 ist mit dem Trichter 28 verbunden, um das inerte oder nicht brennbare Gas dort einzuführen. Auch eine Brenngas-Versorgungsleitung 34 zum Zuführen eines nicht-oxidierenden Brenngases wie Propan oder dergleichen verbindet die Versorgungsleitung 16 für feuerfestes Material zustromseitig von der Lanze 10 mit einer Brenngasquelle 36. Ein Brenngas-Strömungssteuerventil 38 ist in die Brenngas-Zuführleitung 34 eingesetzt, um eine Verbindung zwischen der Versorgungsleitung 16 für feuerfestes Material und der Brenngasquelle 36 herzustellen oder zu sperren.
Die äußere Einspritzdüse 14 ist mit einer Quelle 40 für Verbrennungstützendes Gas über eine Stützgas-Versorgungsleitung 42 und ein Stützgas-Strömungssteuerventil 44 verbunden, um ein sauerstoffhaltiges verbrennungstützendes Gas wie Sauerstoffgas, Luft oder dergleichen auszulassen. Das Stützgas- Strömungssteuerventil 44 stellt eine Verbindung zwischen der Quelle 40 für Verbrennungstützendes Gas und der äußerenEinspritzdüse 14 der Lanze 10 her oder sperrt sie.
Ein Kühlwasserdurchlaß 46 ist innerhalb der Außenwand der Lanze 10 oder um die äußere Einspritzdüse 14 bestimmt. Der Kühlwasserdurchlaß 46 ist mit einer Kühlwasserquelle 48 über eine Kühlwasser-Speiseleitung 50 und einem Kühlwasser-Speisesteuerventil 52 verbunden. Eine Abflußleitung 54 mit einem Abfluß-Steuerventil 56 ist auch zwischen dem Kühlwasserdurchlaß 46 und der Kühlwasserquelle 48 angeordnet. So wird von der Kühlwasserquelle 48 geliefertes Kühlwasser durch den Kühlwasserdurchlaß 46 zum Kühlen der Lanze 10 in Umlauf gebracht.
Das Trägergas-Strömungssteuerventil 24, das Strömungssteuerventil 30 für feuerfestes Material, das Brenngas-Strömungssteuerventil, das Stützgas-Strömungssteuerteuerventil, das Kühlwasser-Speisventil 52 und das Abfluß-Steuerventil 56 sind jeweils mit elektrisch betätigbaren Stellgliedern 58, 60, 62, 64, 66 bzw. 68 verbunden. Die jeweiligen Stellglieder 58, 60, 62, 64, 66 und 68 werden durch Steuersignale gesteuert, die durch eine Steuereinheit 70 erzeugt werden.
Bei der gezeigten Ausführung wird Stickstoff als nichtbrennbares Trägergas benutzt. Als Brenngas können Propan, Acetylen usw. benutzt werden. Andererseits wird als verbrennungstützendes Gas Sauerstoff oder Umgebungsluft (als sauerstoffhaltiges Gas) benutzt.
Das feuerfeste Material wird ausgewählt unter Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Mullit, Schamotte, Zirkon, Zirkonoxid, Magnesiumoxid, Magnesitchrom usw. oder einer Kombination derselben. Das feuerfeste Material wird aus den angegebenen Materalien entsprechend der Zusammensetzung der zu behandelnden feuerfesten Wand 11 ausgewählt. Das mit dem oben angegebenen feuerfesten Material zu mischende Metall wird ausgewählt unter Aluminium, metallischem Silizium und der Kombination dieser. Auch Mg, Mn, FeMn, SiMn, CaSi, FeSi, FeCr, CaC&sub2; und Kombinationen derselben können als Metall benutzt werden.
Wie vorstehend angegeben, ist die Brennbarkeit des Metallpulver im wesentlichen hoch für eine leichte Verbrennung, wenn das Metallpulver eine durchschnittliche Partikelgröße von weniger als 50 um Durchmesser besitzt. Das erfordert im wesentlichen eine sorgfältige Aufmerksamkeit beim Transport und bei dem Sprühbeschichtungs-Vorgang, um eine Gefahr bei zufällig entstehender Verbrennung oder bei Rückzündung zu vermeiden. Auch wenn eine sehr hohe Aufmerksamkeit aufgewendet wird, kann die Bedienungsperson immer in Gefahr sein. In Hinblick auf die Sicherheit bei der Behandlung und dem Vorgang hat die durchschnittliche Partikelgröße des Metallpulvers über 50um zu liegen. Andererseits wird bei dem dargestellten Gerät das Metallpulver mit dem feuerfesten Material mittels des Stroms des nicht brennbaren Gases geführt. Deswegen ist die Maximalgröße der Metallpartikel im Hinblick auf die Strömungsgeschwindigkeit und den Druck des nicht brennbaren Gases als Trägergas begrenzt. Weiter besitzt ein Metallpulver mit größeren Partikeln eine geringere Brennbarkeit. Wenn so die durchschnittliche Partikelgröße des Metallpulvers außerordentlich groß wird, ergeben sich deswegen Schwierigkeiten eine zufriedenstellende Verbrennung während des Sprühschichtungs-Vorgangs aufrecht zu erhalten. Das bedeutet wiederum, daß die Anheftfähigkeit der durch die Sprühbeschichtung auszubildenden feuerfesten Schicht in Abhängigkeit von der durchschnittlichen Partikelgröße des Metallpulvers verschieden sein wird. Fig. 2 zeigt die Änderung der Anheftfähigkeit, bezogen auf die verschiedene durchschnittliche Partikelgröße des Metallpulvers. Es sollte dabei bemerkt werden, daß Fig. 2 ein Ergebnis von Versuchen zeigt, die unter Benutzung von Aluminium im Pulverzustand als Material für das brennbare Metall stattgefunden haben. Bei den Versuchen wurde Propangas benutzt, um durch seine Verbrennung unterschiedliche Wärmewerte zuzuführen. Die Menge des Propangases war so eingestellt, daß Wärmewerte von 0 kcal, 2000 kcal, 3000 kcal und 4000 kcal pro 1 kg des Gemisches aus feuerfesten Material und Metallpartikeln geschaffen wurden. In dem Gemisch sind 15 Gew.-% Metallpulver, d.h. Aluminiumpulver, enthalten. In Fig. 2 zeigt Linie A die Veränderung der Anheftfähigkeit (Gew.-%) der feuerfesten Schicht, die hergestellt wurde mit einem Einstellen des Propans für 0 kcal Wärmwert. In gleicher Weise zeigen Linie B, C bzw. D die Anheftfähigkeit bei 2000 kcal, 3000 kcal bzw. 4000 kcal jeweils durch Verbrennung von Propangas zugeführter Wärme.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen, wurde, wenn 3000 kcal Wärme zugeführt wurden, eine relativ hohe Anheftfähigkeit erreicht, so lange die Partikelgröße des Aluminiumpulvers kleiner oder gleich 160 µm war. Die Anheftfähigkeit bei durchschnittliche Größe von 160 um der Aluminiumpartikel bei Zuführen von 3000 kcal Wärme entspricht der Anheftfähigkeit bei Partikelröße von 20 um des Aluminiumpulvers ohne Wärmezufuhr. Deswegen wird im Hinblick auf das Ergebnis der vorstehend festgelegten Untersuchungen als maximale Durchschnittsgröße des Metallpulvers bevorzugt eine Durchschnittsgröße von weniger oder gleich 160 um verwendet.
Fig. 3 zeigt die Porosität bei der in den vorstehend beschriebenen Versuchen gebildeten feuerfesten Schicht. In Fig. 3 zeigen die Linien A, B, C bzw. D die Porosität der bei Sprühbeschichtungs-Vorgängen mit einer Wärmezufuhr von 0 kcal, 2000 kcal, 3000 kcal bzw. 4000 kcal durch Verbrennung des Propangases gebildeten feuerfesten Schichten. Wie es sich aus Fig. 3 ersehen läßt, wird, wenn die durchschnittliche Partikelgröße des Aluminiumpulvers kleiner oder gleich 160 um Durchmesser gehalten wird, die Porosität bei weniger oder gleich 20% gehalten. Im Hinblick darauf wird ebenfalls die Partikelgröße des Metallpulvers in der Durchschnittsgröße von weniger als oder gleich 160 um bevorzugt. Eine weitere Beobachtung aus Fig. 2 läßt erkennen, daß es bevorzugbarer wäre, den Bereich der durchschnittlichen Partikelgröße des Metallpulvers im Durchmesser auf weniger oder gleich 140 um zu beschränken. Deswgen wird in Hinblick auf die bevorzugte Porosität einzusehen sein, daß es weiter zu bevorzugen ist, den Bereich der durchschnittlichen Metallpartikel- Größe auf 70 um bis 140 um zu beschränken.
Fig. 4 zeigt die Veränderung der Anheftfähigkeit der durch Sprühbeschichtung gebildeten feuerfesten Schicht mit dem Gehalt an Metallpulver. Um einen optimalen Gehalt von Metallpulver in dem Gemisch aus feuerfestem Material und Metallpulver zu finden, wurde eine Versuchsreihe durchgeführt. Für diese Versuchsreihe wurde eine durchschnittliche Partikelgröße von 80 um Durchmesser bei dem mit dem feuerfesten Material zu mischenden Aluminiumpulver benutzt. Für den Sprühbeschichtungs-Vorgang bei der Untersuchung wurde die Wärmezufuhr auf 1000 kcal eingestellt.
Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, erhöht sich die Anheftfähigkeit auf einen wesentlich hohen Wert bei Erhöhen des Aluminiumpulver-Anteils auf über 10 Gew.-%. Nach dem Erreichen von 10 Gew.-% nimmt die Anstiegsrate der Anheftfähigkeit wesentlich ab. Im Hinblick auf das Ergebnis der in Fig. 4 gezeigten Untersuchungsreihe ist einzusehen, daß zufriedenstellendes Anheften erzielt werden kann, wenn der Metallpulveranteil größer oder gleich 10 Gew.-% ist. Andererseits erhöht, wie leicht zu verstehen, eine Erhöhung des Metallpulveranteils die Kosten der Sprühbeschichtung. Deswegen ist in Hinsicht auf das Kosten/Nutzen-Verhältnis der bevorzugte Bereich des Metallpulvergehalts ein Bereich von 10 Gew.-% bis 30 Gew.-%.
Fig. 5 zeigt eine Veränderung der Porosität der durch Sprühbeschichtung mit unterschiedlichem Metallpulveranteil gebildeten feuerfesten Schicht. Wie aus der Graphik der Fig. 5 zu ersehen, wird die Porosität unter oder gleich 20% gehalten, wenn der Metallpulveranteil an dem feuerfesten Materialgemisch in einem Bereich von 10 bis 30 Gew.-% liegt. Das kann bestätigen, daß der Anteil der Metallpartikel im Bereich von 10 bis 30 Gew.-% bevorzugt wird. Bei der weiteren Beobachtung ist anzuerkennen, daß, wenn der Metallpulveranteil an dem Gemisch aus feuerfestem Material und Metallpulver höher als etwa 15 Gew.-% ist, die Porosität weniger oder gleich 10 % wird. Bei zusätzlicher Erwägung des Kosten/Nutzen-Verhältnisses liegt der weiter bevorzugte Bereich des Metallpulveranteils in einem Bereich von 13 bis 20 Gew.-%.
Wie zu erkennen ist, wird es bevorzugt, das Metallpulver vollständig zu verbrennen, um einen Wärmewert zu erzeugen, der zum Aufschmelzen oder Anschmelzen des feuerfesten Materials und zum Umwandeln des brennbaren Metalls in feuerfestes Metalloxid ausreicht. Die Metalloxidpartikel bedecken in geschmolzenem oder angeschmolzenem Zustand die Außenschicht des feuerfesten Materials, das auch in einem aufgeschmolzenem oder angeschmolzenem Zustand ist. Um vollständige Verbrennung der verbrennbaren Metallpartikel zu erreichen, ist eine ausreichende Menge von verbrennungsstützendem Gas wie Sauerstoff, Luft usw. erforderlich.
Um das Zufuhrverhältnis des verbrennungsstützenden Gases zu bestimmen, wurde eine Untersuchung durchgeführt. Bei der Unersuchung wurde ein feuerfestes Aluminiumoxid-Material mit einer Zusammensetzung von 85 Gew.-% Al&sub2;O&sub3;, 10 Gew.-% SiO&sub2; und Rest Fe&sub2;O&sub3;, CaO verwendet. Das feuerfeste Aluminiumoxid- Material wird mit Aluminiumpartikeln mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 100 um gemischt. Die Aluminiumpartikel sind in dem feuerfesten Materialgemisch mit einem Anteil von 10 Gew.-% enthalten. Als verbrennungsstützendes Gas wurde Sauerstoff und als Brenngas Propan benutzt. Der Anteil von Propan wurde so eingestellt, daß ein Wärmewert von 3500 kcal insgesamt erzeugt wurde einschließlich des durch Verbrennung des Aluminiumpulvers erzeugten Wärmewerts.
Die graphische Darstellung in Fig. 6 zeigt eine Veränderung der Porosität der bei der Untersuchung gebildeten feuerfesten Schicht, bezogen auf das Sauerstoffzufuhrverhältnis, das wieder bezogen auf die theoretische (stöchiometrische) Äquivalentmenge von Sauerstoff zur Oxidation des Aluminiumpulvers. Es sollte bemerkt werden, daß die Äquivalentmenge von Sauerstoff zur Verbrennung des Propangases aus dem Wert in der graphischen Darstellung weggelassen wurde.
Wie in Fig. 6 zu beobachten, wird die Porosität der bei der eben erwähnten Untersuchung gebildeten feuerfesten Schicht unter oder gleich 20 % gehalten, wenn die Zufuhrrate des Sauerstoffs das 3-fache oder mehr des theoretischen Äquivalentanteils betrug. Die Porosität der feuerfesten Schicht kann unter oder gleich 20 % gehalten werden, wenn die Sauerstoffzufuhrrate auf das bis zu 15-fache des theoretischen Äquivalentes gesteigert wird. Wenn die Sauerstoffzufuhrrate das 15-fache des theoretischen Äquivalents übersteigt, wächst die Porosität wieder an. Wie sich hieraus ergibt, liegt die Sauerstoffzufuhrrate vorzugsweise in einem Bereich des 3-fachen bis 15-fachen der auf die Menge des Aluminiumpulvers in dem feuerfesten Materialgemisch bezogenen Äquivalentmenge. Wie weiter aus Fig. 6 zu ersehen, ist die weiter bevorzugte Sauerstoffzufuhrrate das 4-fache bis 15-fache des theoretischen Äquivalents.
Wie andererseits leicht anerkannt wird, ist die Anheftfähigkeit der zu bildenden feuerfesten Schicht veränderbar in Abhängigkeit von dem schmelzen des feuerfesten Materials. Die Schmelzgröße des feuerfesten Materials wird erhöht durch Erhöhen des zuzuführenden Wärmewertes. Deswegen muß, um das feuerfeste Material zufriedenstellend aufzuschmelzen, eine zur Erzeugung des Wärmewertes ausreichende Menge von Brenngas zugeführt werden. Wie dargelegt, ist nach dem Stand der Technik, wie vorher festgestellt, ein Wärmewert von 5000 kcal bis 8000 kcal erforderlich, um ein zufriedenstellende Schmelzmenge zu erhalten. Das erfordert eine große Menge von Brenngas, wodurch die Sprühbeschichtung teuer wird.
Nach der vorliegenden Erfindung kann, da zusätzlicher Wärmewert durch Verbrennung des Metallpulvers geschaffen wird, die erforderliche Brennstoffmenge reduziert werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Brenngasmenge so festgesetzt, das sie ausreicht, weniger oder gleich 5000 kcal Wärmewert bei der Verbrennung für 1 kg feuerfestes Material zu erzeugen. Ein mehr bevorzugter Bereich des durch Verbrennung des Brenngases zu erzeugenden Wärmewertes ist 2000 kcal bis 4000 kcal pro 1 kg feuerfestem Material. Dadurch, daß eine solche verringerte Menge von Brenngas vorgesehen wird, reicht der bei Verbrennung des Brenngases in der Flamme erzeugte Wärmewert nicht aus, um ein Aufschmelzen des feuerfesten Materials zu verursachen. Deswegen wird das durch die Lanze 10 ausgelassene feuerfeste Material nur soweit aufgeheizt, daß es durch Zuführen zusätzlicher Wärme leicht geschmolzen werden kann.
Beim Beobachten des Bildungsvorganges der erfindungsgemäßen feuerfesten Schicht wurde festgestellt, daß die nicht geschmolzenen Partikel des feuerfesten Materials an der Oberfläche der zu behandelnden feuerfesten Konstruktion mit denbrennenden Partikeln des Metallpulvers in Berührung kommen. An der Oberfläche der feuerfesten Konstruktion verbrennen die Metallpulverpartikel weiter und übertragen die Verbrennungswärme direkt auf das feuerfeste Material. Die Wärmeübertragungs-Wirkung von dem verbrennenden Material zu dem feuerfesten Material ist viel höher als die von dem Verbrennungsgas zu dem feuerfesten Material. Im Ergebnis schmilzt das feuerfeste Material an der Oberfläche der feuerfesten Konstruktion auf und/oder an und haftet erfolgreich an der zugehörigen Oberfläche der feuerfesten Konstruktion an.
Falls der zum Aufschmelzen und/oder Anschmelzen des feuerfesten Materials ausreichende Wärmewert durch die Verbrennungsflamme vorgesehen wird, hängt sich ein Teil des geschmolzenen feuerfesten Materials an den Innenumfang der inneren Düse der Lanze an und ergibt veränderte Durchtritts-Flächengröße der Düse. Dies verursacht eine Schwankung der Einführrate des feuerfesten Materials, des Metallpulvers und des Brenngases, so daß das Verhalten der Sprühbeschichtung verändert wird. Dies ist aus den Linien G und H in Fig. 8 zu sehen. Die Linien G und H wurden erzielt bei der vorher angeführten Versuchsreihe, wenn Wärmewerte von 5000 kcal bzw. 6000 kcal vorgesehen wurden.
Es wird hieraus klar, daß der bevorzugte Bereich der Brenngas-Zufuhrmenge bei der vorliegenden Erfindung der für die Erzeugung von weniger oder gleich 5000 kcal und mehr bevorzugt 2000 bis 4000 kcal benötigte Bereich ist.
Zurück zu Fig. 1; der praktische Sprühbeschichtungs-Vorgang, der bei der bevorzugten Ausführung der Sprühbeschichtungs- Vorrichtung nach der Erfindung stattfinden soll, wird nachstehend erklärt.
Um zu verhindern, daß an der feuerfesten Wand ein Abblättern verursacht wird, ist es bevorzugt, allmählich und gemäßigt die feuerfeste Wand vor der Ausführung der Sprühbeschichtung aufzuwärmen. Deswegen gibt eine Steuereinheit 70 Steuersignale an die Stellglieder 62 und 64 ab. Dadurch werden die Stellglieder 62 und 64 aktiv, das zugehörige Brenngas-Zufuhrsteuerventil 38 und das Stützgas-Zufuhrsteuerventil 44 zu öffnen. Deshalb sind die Brenngasquelle 36 und die Verbrennungs-Stützgasquelle 40 mit der inneren und der äußeren Einspritzdüse 12 bzw. 14 der Lanze 10 verbunden. Da die Lanze 10 in die Atmosphäre mit wesentlich erhöhter Temperatur in dem Koksofen, Brenn- oser Röstofen, Schmelzofen oder dergleichen eingesetzt wird, wird das Brenngas verbrannt und richtet eine Flamme zu der Fehlstelle 13 an der feuerfesten Wand 11. Durch die wie vorstehend angeführt eingerichtete Flamme wird das zu behandelnde Gebiet der feuerfesten Wand vor dem Beginn der Sprühbeschichtung aufgeheizt.
Danach wird das Steuersignal zu dem Stellglied 58 übertragen, um das Trägergas-Strömungssteuerventil 24 zu öffnen, damit eine Verbindung zwischen der Trägergasquelle 20 und der Auswurf-Speiseanordnung 18 hergestellt wird. Durch öffnen des Trägergas-Strömungssteuerventil 24 wird das unter Druck stehende nicht brennbare Trägergas in den Trichter 28 eingeführt und erhöht den innendruck des Trichters. Wenn der Druck in dem Trichter einen vorbestimmten Wert erreicht hat, wird das Steuersignal dem Stellglied 60 zugeführt, das Steuerventil 30 für die Strömung des feuerfesten Materials zu öffnen. Dadurch beginnt das unter Druck stehende Trägergas durch die Auswurf-Speiseanordnung 18 und die Zuführungsleitung 16 für feuerfestes Material zu strömen. Während des Durchtretens des nicht brennbaren Trägergases durch die Auswurf-Speiseanordnung 18 wird das Gemisch aus feuerfestem Material und Metallpulver in die Auswurf-Speiseanordnung hineingezogen und durch die Zuführleitung 16 für feuerfestes Material übertragen. Dadurch strömt das feuerfeste Maerialgemisch durch die Versorgungsleitung für feuerfestes Material. Da das Brenngas in die Versorgungsleitung 16 für feuerfestes Material an der Stelle zustromseitig zum Steuerventil 30 für feuerfestes Material und zustromseitig zu der inneren Einführdüse 12 der Lanze eingeführt wird, wird ein brennbares Gemisch aus dem feuerfesten Material, dem brennbaren Metallpulver und dem Brenngas erzielt. Das brenngashaltige brennbare Gemisch wird in die innere Einspritzdüse übertragen. Nach dem Einspritzen von dem Ende der inneren Einspritzdüse 12 ist das feuerfeste Materialgemisch und das Brenngas einer Atmosphäre mit wesentlich hoher Temperatur zum Einleiten einer Verbrennung unterworfen.
Gleichzeitig wird das Verbrennungsstützgas durch das Ende der äußeren Einspritzdüse um die durch Verbrennung des Metallpulvers in dem feuerfesten Metallgemisch und dem Brenngas errichtete Flamme ausgelassen. Durch die Anwesenheit des Verbrennungsstützgases breitet sich die Verbrennungsflamme aus. Das feuerfeste Material mit dem verbrennenden Metallpulver trifft auf die Oberfläche der feuerfesten Wand 11 auf, an der die Fehlstelle 13 gebildet ist. Zu dieser Zeit kann das durch die Verbrennung entstandene Metalloxid auch als feuerfestes Material dienen und mischt sich mit dem feuerfesten Material. Dies erhöht die Dichte des feuerfesten Materials, um die Dichte der durch Sprühbeschichtung erzeugten feuerfesten Schicht zu erhöhen.
Nach Vollendung des erforderlichen Sprühbeschichtungs-Vorgangs werden Steuersignale zu den Stellgliedern 58 und 60 übermittelt, das Trägergas-Strömungssteuerventil 24 und das Strömungssteuerventil 30 für feuerfestes Material zu schließen. Damit wird die Zufuhr von feuerfestem Material beendet. Da zu diesem Zeitpunkt das Brenngas-Strömungssteuerventil 38 und das Stützgas-Strömungssteuerventil 44 weiter offengehalten werden, wird eine Verbrennung des Brenngases aufrechterhalten, um eine almähliche und gemäßigte Abkühlung der feuerfesten Wand zu ermöglichen. Das verhindert erfolgreich ein Entstehen von Abblättern an der feuerfesten Wand.

BEISPIEL I

Unter Benutzung der bevorzugten Ausführung des Sprühbeschichtungs-Geräts nach Fig. 1 wurde die Reparatur ausgeführt bei einer Schamotteziegel-Konstruktion um eine Gießpfanne einer Metallschmelze-Gießeinrichtung mit einer Metallschmelze- Aufnahmekapazität von 100 t. Die Schamotte-Ziegel waren aus hoch aluminiumoxidhaltigem Material hergestellt. Der Reparaturvorgang wurde ausgeführt mit Sprühbeschichtung durch Einspritzen eines Gemisches des feuerfesten Materials und der Metallpartikel mit der Mengenleistung von 60 kg/h. Die Strömung des Verbrennungsstützgases, d.h. die Sauerstoffströmung, wurde um die eingespritzte Mischung eingerichtet.
Aluminiumpulver wurde als verbrennbare Metallkomponente des Gemisches benutzt. Die maximale Partikelgröße des Aluminiumpulvers betrug 120 um und die durchschnittliche Partikelgröße war 80 um. Dieses Aluminiumpulver wurde gemischt mit einem feuerfesten Material aus Aluminiumoxid mit einer maximalen Durchschnitts-Partikelgrößevon 500 um. Das feuerfeste Aluminiumoxid-Material hatte eine Zusammensetzung von 67 Gew.-% Al&sub2;O&sub3; und Rest aus SiO&sub2;, CaO, Fe&sub2;O&sub3;. Das Aluminiumpulver und das feuerfeste Aluminiumoxid-Material wurde gemischt mit einem Gewichts-Mischverhältnis von 20:80.
Die zu reparierende Wand der Gießpfanne wurde durch eine Flamme, die durch Verbrennung von Propangas (C&sub3;H&sub8;) als Brenngas einrichtet wurde, auf eine Temperatur von 1400ºC vorgeheizt. Nachdem die Wandtemperatur etwa 1400ºC erreicht hatte, wurde das Gemisch mit N&sub2;-Gas als nicht brennbarem Trägergas in die Lanze zum Einspritzen eingeführt. Zu der Strömung aus Gemisch und N&sub2;-Gas wurde Propangas in einer Menge von 6,0 m³/h zugegeben. Das verbrennungsstützende Gas, d.h. Sauerstoff, wurde auch um das eingespritzte Gemisch ausgelassen. Die Auslaßrate des verbrennungsstützenden Gases wurde auf 37,5 m³/h festgesetzt. Der Sprühbeschichtungs-Betrieb wurde etwa 10 min fortgesetzt. Als Ergebnis konnte eine zufriedenstellende feuerbeständige Schicht an den Schamotte- Ziegeln ausgebildet werden. Es wurde bei den Schamotte-Ziegeln kein Abblättern beobachtet. Weiter war, wie bei der errichteten feuerfesten Schicht beobachtet wurde, die Schicht fest an den Schamotte-Ziegeln angeheftet.
Nach Abschluß des erwähnten Reparaturvorgangs wurde die so wiederhergestellte Heißmetall-Gießpfanne zur Aufnahme von 100 t heißen Metalls bei der Temperatur von 1650 ºC benutzt. Das aufgenommene heiße Metall wurde zu einer Station transportiert, bei der ein kontinuierliches Gießen durchgeführt und von der Pfanne in eine kontinuierliche Gießeinrichtung gegossen wurde. Die reparierte Pfanne konnte für sechs Chargen der voranstehenden Vorgänge benutzt werden.

BEISPIEL II

Um die Wirkung und das Verhalten der Sprühbeschichtung nach der Erfindung zu vergleichen, wurden Vergleichsuntersuchungen durchgeführt. Die Vergleichsuntersuchung wurde ausgeführt ohne Zuführen des Verbrennungsstützgases wie Sauerstoff oder Luft, entsprechend dem in der JP-PS 49-46364 dargestellten Vorgang. Fig. 7 zeigt Veränderungen der Porosität der feuerfesten Schicht, die während der Vergleichsuntersuchung gebildet wurde. Der Gehalt an Aluminiumpulver wurde in verschiedenen Proben auf die Größen von 10 Gew.-%, 15 Gew.-% und 20 Gew.-% verändert. Wie aus Fig. 7 zu sehen, wird die Porosität der feuerfesten Schicht mit abnehmender durchschnittlicher Partikelgröße des in dem Feuerfest-Materialgemisch enthaltenen Aluminiumpulver geringer.
Wie aus Linie B zu ersehen ist, die von 15 Gew.-% Aluminiumpulver enthaltenden Proben erhalten wurde, ist die durchschnittliche Partikelgröße von weniger oder gleich 20 um erforderlich, um die feuerfeste Schicht mit einer Porosität von weniger oder gleich 20% zu erhalten.
Zum Vergleich damit wurde eine andere Untersuchung durchgeführt mit Zuführen von Sauerstoff als verbrennungsstützendem Gas bei Benutzung der Sprühbeschichtungs-Vorrichtung nach Fig. 1. Bei der Untersuchung wurde Propangas als Brenngas benutzt. Die Zuführmenge von Propan wurde so eingestellt, daß unterschiedliche Wärmewerte, z.B. 2000 kcal/kg, 3000 kcal/kg und 4000 kcal/kg zugeführt wurden. In dem feuerfesten Materialgemisch war 10 Gew.-% Aluminiumpulver enthalten. Wie aus Fig. 8 zu ersehen, konnte in diesem Fall die Porosität der bei der Untersuchung gebildeten feuerfesten Schicht geringer oder gleich 20 % gehalten werden, wenn die durchschnittliche Partikelgröße des Aluminiumpulvers in einem Bereich von 40 um bis 160 um lag.
Das bestätigt, daß bei dem Sprühbeschichtungs-Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung größere Durchschnittspartikelgrößen des Metallpulvers zur Ausführung von benutzt werden können ohne bedeutsame Unterschiede zu der Sprühbeschichtung mit dem üblichen Verfahren unter Benutzung von im wesentlichen geringeren Partikelgrößen des Metallpulvers. Deshalb sichert die vorliegende Erfindung einen sicheren Sprühbeschichtungs-Vorgang zu.
Zusätzlich kann erfindungsgemäß die Verbrennung des Metallpulvers innerhalb der feuerfesten Material-Zufuhrleitung erfolgreich vermieden werden, da die Metallpartikel durch ein nicht brennbares Trägergas mitgeführt werden.
Wenn auch die vorgehend festgelegte bevorzugte Ausführung der Sprühbeschichtungs-Vorrichtung nach Fig. 1 inertes und/oder nicht brennbares Gas als Trägergas zum Transportieren des Gemischs aus feuerfestem Material im Pulverzustand und Metallpulver benutzt, ist es auch möglich, das Gemisch mit irgendeinem nichtoxidierenden Gas zu führen. Es kann nämlich das Brenngas wie das Propangas zum Transportieren des Gemischs im Pulverzustand verwendet werden. Deshalb kann das Gerät nach Fig. 1 so abgewandelt werden, wie es in Fig. 9 und 10 gezeigt ist.
Bei einer Abwandlung nach Fig. 9 wird die Auswurf-Speiseanordnung 18 mit einer Brenngasquelle 36 über ein Brenngas-Zufuhrsteuerventil 80 verbunden. Die Quelle 20 für nichtbrennbares Gas ist mit dem Innenraum des Trichters 28 über das Strömungssteuerventil 82 für nichtbrennbares Gas verbunden. Das Brenngas-Zufuhrsteuerventil 80 und das Strömungssteuerventil 82 für nichtbrennbares Gas sind jeweils den Ventilstellgliedern 84 bzw. 86 zugeordnet, die wiederum mit der Steuerung 70 verbunden sind. Der andere Aufbau der Abwandlung nach Fig. 9 ist identisch zu dem in Fig. 1 dargestellten. Deshalb wird die Beschreibung jeweiliger Merkmale bei dem gemeinsamen Aufbau weggelassen, um die Wiedergabe kompakt genug zu halten und unnötige Verwirrung zu vermeiden.
Bei dem gezeigten Aufbau wird das nichtbrennbare Gas von der Quelle für nichtbrennbares Gas in den Trichter 28 eingeführt, um das Gemisch aus feuerfestem Material und dem Metallpulver im Trichter 28 unter Druck zu setzen. Andererseits wird das Brenngas von der Brenngasquelle 36 der Auswurf-Speiseanordnung 18 zugeleitet, um das Gemisch von dem Trichter zu der zu ziehen. Durch Einführen des Gemischs in die Zulieferleitung 16 für feuerfestes Material wird ein brennbares Gemisch aus dem feuerfesten Material, dem Metallpulver und dem Brenngas gebildet. Deswegen werden das feuerfeste Material und das Metallpulver durch den Brenngasstrom zu der inneren Düse 12 der Lanze 10 getragen.
Andererseits wird in der anderen Abwandlung nach Fig. 10 die Brenngasquelle 36 mit dem Trichter über das Brenngas-Zufuhrsteuerventil 80 verbunden. Deswegen wird bei dieser Anordnung das brennbare Gemisch in dem Trichter 28 gebildet und durch den Druck im Trichter gezwungen, durch die Zuleitung 16 für feuerfestes Material zu strömen.
In diesem Fall wird eine gestrichelt eingezeichnete Abzweigleitung 90 zur Verbindung der Zuleitung 16 für feuerfestes Material mit der Brenngasquelle 36 über das Dreiwege-Ventil 92 vorgesehen, so daß die Verbrennungsflamme nur aus dem Brenngas errichtet werden kann, um die zu behandelnde Oberfläche vor bzw. nach dem Sprühbeschichtungs-Vorgang gemäßigt aufzuwärmen bzw. abzukühlen. Mit dem vorstehenden Aufbau kann das Dreiwege-Ventil die Brenngasquelle mit der Zuleitung für feuerfestes Material über den Abzweigdurchlaß verbunden werden, wenn gerade keine Sprühbeschichtung durchgeführt wird, so daß das Brenngas direkt der inneren Düse zugeführt werden kann. Andererseits kann, wenn Sprühbeschichtung auszuführen ist, die Ventilstellung des Dreiwege-Ventils so umgeschaltet werden, daß die Brenngasquelle mit dem Trichter verbunden wird. Weiter ist eine Gasquelle für inertes oder nichtbrennbares Gas mit dem die Brenngasquelle mit dem Trichter verbindenden Brenngasdurchlaß verbunden, wie gestrichelt in Fig. 10 dargestellt, so daß das Brenngas sicher aus der Vorrichtung entfernt werden kann, wenn das zu benutzende feuerfeste Material und/oder Metallpulver zu ändern ist. In diesem Fall kann auch ein Dreiwege-Ventil 94 vorgesehen werden, um den Trichter wahlweise mit der Brenngasquelle oder der Quelle 20 für nichtbrennbares Gas zu verbinden.
Es sollte einzusehen sein, daß in beiden vorstehend beschriebenen Abwandlungen es wesentlich ist, ein Brenngas zu verwenden, das keinen Sauerstoff enthält, um so die Gefahr eines zufälligen Entzündens des Metallpulvers zu vermeiden.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Hinsicht auf die bevorzugte Ausführung beschrieben wurde, um ein besseres Verständnis der Erfindung zu erleichtern, ist einzusehen, daß die Erfindung ohne Abweichung von den Prinzipien der Erfindung in verschiedener Weise ausgeführt werden kann. Deswegen sollte die Erfindung so verstanden werden, daß sie alle möglichen Ausführungen und Abwandlungen zu den gezeigten Ausführungen enthält, die ohne Abweichen von den Prinzipien der Erfindung verwirklicht werden kann, wie sie in den beigefügten Ansprüchen festgesetzt sind.

Claims

1. Verfahren zur Sprühbeschichtung eines feuerfesten Materials auf ein feuerfestes Bauteil, umfassend die Stufen:

Herstellen einer Mischung aus einem feuerfesten Material und feinen Teilchen eines im pulverförmigen Zustand befindlichen verbrennbaren Metalls;

Zuführen der Mischung mit einem nicht-oxidierenden Gas zur Austragung über eine erste Düse in Richtung der Oberfläche des feuerfesten Bauteils, auf dem eine feuerfeste Schicht auszubilden ist;

Zuführen eines Brenngases zu der ersten Düse, so daß das Brenngas mit der Mischung in Richtung der Oberfläche ausgetragen wird;

Errichten einer Verbrennungsflamme durch Verbrennen des Brenngases und des verbrennbaren Metalls zur Bildung eines feuerfesten Oxids aus dem verbrennbaren Metall; und

Zuführen eines die Verbrennung unterstützenden Gases über eine zweite Düse, die benachbart der ersten Düse angeordnet ist, um das die Verbrennung unterstützende Gas um die Verbrennungsflamme herum ausströmen zu lassen, um die Verbrennung des Brenngases und des verbrennbaren Metalls zu unterstützen.

2. Verfahren zur Sprühbeschichtung nach Anspruch 1, wobei die Mischung ein verbrennbares Metallpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße größer oder gleich 50 um enthält.

3. Verfahren zur Sprühbeschichtung nach Anspruch 2, wobei die Mischung ein verbrennbares Metallpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße im Bereich von größer oder gleich 50 um und kleiner oder gleich 160 um enthält.

4. Verfahren zur Sprühbeschichtung nach Anspruch 3, wobei die Mischung verbrennbares Metallpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße im Bereich von größer gleich 70 um und kleiner oder gleich 140 um enthält.

5. Verfahren zur Sprühbeschichtung nach Anspruch 4, wobei das Metallpulver aus Aluminium, metallischem Silicium und Kombinationen hiervon gewählt wird.

6. Verfahren zur Sprühbeschichtung nach Anspruch 4, wobei das Metallpulver aus Al, Si, Mg, Mn, FeMn, SiMn, CaSi, FeSi, FeCr, CaC&sub2; und Kombinationen aus zwei oder mehreren dieser gewählt wird.

7. Verfahren zur Sprühbeschichtung nach Anspruch 4, wobei das feuerfeste Material aus Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Mullit, Chamott, Zirkon, Zirkonoxid, Magnesiumoxid, Magnesit-Chrom und Kombinationen aus zwei oder mehreren dieser gewählt wird.

8. Verfahren zur Sprühbeschichtung nach Anspruch 4, wobei das Metallpulver mit dem feuerfesten Material in einem Verhältnis von größer oder gleich 10 Gew.-% vermischt wird.

9. Verfahren zur Sprühbeschichtung nach Anspruch 4, wobei das Metallpulver mit dem feuerfesten Material in einem Verhältnis von weniger oder gleich 30 Gew.-% vermischt wird.

10. Verfahren zur Sprühbeschichtung nach Anspruch 4, wobei das Metallpulver mit dem feuerfesten Material in einem Bereich größer oder gleich 10 Gew.-% und kleiner oder gleich 30 Gew.-% vermischt wird.

11. Verfahren zur Sprühbeschichtung nach Anspruch 2, wobei das Metallpulver mit dem feuerfesten Material in einem Bereich größer oder gleich 13 Gew.-% und kleiner oder gleich 20 Gew.-% vermischt wird.

12. Verfahren zur Sprühbeschichtung nach Anspruch 4, wobei das die Verbrennung unterstützende Gas in einem Verhältnis von mindestens 3 mal mehr als die Äquivalentmenge bezüglich der Menge des Metallpulvers zugeführt wird.

13. Verfahren zur Sprühbeschichtung nach Anspruch 12, wobei das die Verbrennung unterstützende Gas mit einer Zuführrate im Bereich von größer oder gleich der 3-fachen und kleiner oder gleich der 15-fachen Äquivalentmenge bezüglich der Menge des Metallpulvers zugeführt wird.

14. Verfahren zur Sprühbeschichtung nach Anspruch 4, wobei in der Stufe des Zuführens des Brenngases die Menge des zuzuführenden Brenngases in einem solchen Verhältnis liegt, daß weniger als oder gleich 5000 Kilokalorien pro 1 kg feuerfestem Material erzeugt werden.

15. Verfahren zur Sprühbeschichtung nach Anspruch 14, wobei die bevorzugte Zuführrate des Brenngases durch die zweite Einrichtung so ist, daß ein Brennwert im Bereich von 2000 Kilokalorien bis 4000 Kilokalorien erzeugt wird.

16. Verfahren zur Sprühbeschichtung nach Anspruch 1, umfassend weiterhin die Stufen des Festlegens eines ersten Weges, der eine Verbindung zwischen der ersten Düse und einer Quelle der Mischung zur Zuführung der Mischung zu der ersten Düse errichtet und des Vorsehens einer Quelle für nicht-verbrennbares Gas, die mit dem ersten Weg zur Zuführung eines unter Druck befindlichen, nicht-verbrennbaren Gases als Trägergas zum Tragen der Mischung verbunden ist.

17. Verfahren zur Sprühbeschichtung nach Anspruch 1, umfassend weiterhin die Stufen des Festlegens eines ersten Weges, der eine Verbindung zwischen der ersten Düse mit einer Quelle der ersten Mischung zur Zuführung der Mischung zu der ersten Düse errichtet, und des Einführens des Brenngases in den ersten Weg an einer Stelle stromaufwärts der Einführung der Mischung zur Zuführung des Brenngases in den ersten Weg zum Tragen der Mischung zu der ersten Düse.

18. Verfahren zur Sprühbeschichtung nach Anspruch 17, wobei das Brenngas ein nicht-oxidierendes Brenngas ist.

19. Verfahren zur Sprühbeschichtung nach Anspruch 1, umfassend weiterhin die Stufe der Errichtung einer Verbrennungsflamme durch Verbrennen des Brenngases vor dem Zuführen der Mischung zum Vorerhitzen der Oberfläche des feuerfesten Bauteils.

20. Verfahren zur Sprühbeschichtung nach Anspruch 19, umfassend weiterhin die Stufe des Haltens einer Flamme durch Verbrennen des Brenngases über einen gegebenen Zeitraum nach Beendigung der Zuführung der Mischung und des stufenweisen Reduzierens der Brenngasmenge, um die Oberfläche des feuerfesten Bauteils stufenweise abzukühlen.

21. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei ein im Pulverzustand befindliches feuerfestes Material und ein im Pulverzustand befindliches verbrennbares Metall einer Teilchengröße einer Lanze mit einer Vielzahl von Düsen zugeführt wird, um das feuerfeste Material und das verbrennbare Metall in Richtung einer Oberfläche, auf der eine feuerfeste Schicht auszubilden ist, auszutragen, gekennzeichnet durch:

eine erste Einrichtung zum Zuführen einer Mischung aus dem im Pulverzustand befindlichen feuerfesten Material und dem im Pulverzustand befindlichen verbrennbaren Metall mit einem nicht-oxidierenden Gas zu einer ersten Düse (12) zur Injektion über die erste Düse in Richtung der Oberfläche (11);

eine zweite Einrichtung zum Zuführen eines Brenngases zu der Mischung stromaufwärts der ersten Düse zur Injektion zusammen mit der Mischung; und

eine dritte Einrichtung zur Zuführung eines die Verbrennung unterstützenden Gases über eine zweite Düse (14) ,um den zur Verbrennung des Brenngases und des verbrennbaren Metalls erforderlichen Sauerstoff zuzuführen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die erste und die zweite Düse konzentrisch angeordnet sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die konzentrisch angeordnete erste und zweite Düse von einer vierten Einrichtung zum Zirkulieren eines Kühlmittels umgeben sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei das Kühlmittel der vierten Einrichtung aus einem der ersten und zweiten Düse fernliegenden Abschnitt zugeführt wird.

25. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die erste Einrichtung eine Einrichtung zur Festlegung eines ersten Weges beinhaltet, der eine Verbindung zwischen der inneren Düse mit einer Quelle der Mischung zum Zuführen der Mischung zu der ersten Düse errichtet, und wobei die erste Einrichtung weiterhin eine Quelle für nicht-verbrennbares Gas umfaßt, die mit dem ersten Weg verbunden ist, um ein unter Druck befindliches nicht-verbrennbares Gas als Trägergas zum Tragen der Mischung zuzuführen.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die zweite Einrichtung mit einem Zwischenabschnitt des ersten Weges zur Einführung des Brenngases in den Strom des nicht-verbrennbaren Gases und der Mischung in den ersten Weg verbunden ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die erste Einrichtung eine Einrichtung zur Festlegung eines ersten Weges beinhaltet, der eine Verbindung zwischen der inneren Düse mit einer Quelle der Mischung zum Zuführen der Mischung zu der ersten Düse beinhaltet, und wobei die zweite Einrichtung mit dem ersten Weg an einer Stelle stromaufwärts der Einführung der Mischung zum Zuführen des Brenngases zu dem ersten Weg zum Tragen der Mischung zu der ersten Düse verbunden ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 21, umfassend weiterhin eine fünfte Einrichtung zur Regulierung des Betriebs der ersten, zweiten und dritten Einrichtung, wobei die fünfte Einrichtung die zweite und dritte Einrichtung vor dem Betrieb der ersten Einrichtung betreibt, um

eine Verbrennungsflamme zum Vorerhitzen der Oberfläche des feuerfesten Bauteils zu errichten.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei die fünfte Einrichtung die erste Einrichtung in eine nicht-operative Stellung bringt, um die Zufuhr der Mischung am Ende des Sprühbeschichtungsvorganges zu stoppen und die zweite und dritte Einrichtung über einen gegebenen Zeitraum nach Beendigung der Sprühbeschichtung mit einer stufenweisen Reduktion der Brenngasmenge aufrechterhält, um die Oberfläche des feuerfesten Bauteils stufenweise abzukühlen.