DE3842252A1 - Oberflaechenbehandlung von feuerfesten strukturen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine teilchenförmige Zusammensetzung, die sich zur Verwendung in einem Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur eignet.

Während Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung für verschiedene Zwecke angewandt werden können, sind sie doch von besonderem Wert als eine Stufe bei der Reparatur von beschädigten feuerfesten Strukturen.

Feuerfeste Strukturen der verschiedensten Arten, wie metallurgische Öfen, Koksöfen und Glasschmelzöfen, neigen zu Beschädigungen während ihres Betriebs.

Ein solcher Schaden kann sich z. B. durch das Abgleiten von einem oder mehreren der feuerfesten Blöcke in bezug auf die Hauptstruktur zeigen, was zu einem unregelmäßigen Oberflächenprofil führt, oder als Rißbildung in der feuerfesten Struktur. Es ist im allgemeinen wünschenswert, das vorbestimmte Oberflächenprofil der feuerfesten Struktur wiederherzustellen und es ist auch erwünscht, ein weiteres Abgleiten des fraglichen Blocks oder der Blöcke zu verhindern und alle Lücken zu füllen, die durch seine oder ihre Versetzung oder durch Rißbildung verblieben sind. Um dies zu erreichen, kann es notwendig oder wünschenswert sein, jeden hervorstehenden Teil der feuerfesten Struktur abzuschneiden. Alternativ oder zusätzlich kann es notwendig oder wünschenswert sein, eine Keilnut in einen abgeglittenen Block und/oder einen benachbarten Block zu schneiden, so daß eine Verzahnung in der Keilnut gebildet oder in die Keilnut eingebracht werden kann, um weiteres Abgleiten zu verhindern. Alternativ oder zusätzlich kann es notwendig oder erwünscht sein, eine Lücke, die durch ein solches Abgleiten oder eine Rißbildung entstanden ist, zu vergrößern oder in eine bestimmte Form zu bringen, um einen geeigneten Stopfen zu bilden oder einzuführen.

Ein solcher Schaden kann auch auf die Erosion des Materials der feuerfesten Struktur zurückzuführen sein. Eine solche Erosion neigt dazu, der Struktur ein unregelmäßiges Oberflächenprofil zu verleihen, und es ist oft erwünscht, dieses Oberflächenprofil zu modifizieren, bevor man die Reparatur an der Struktur vornimmt.

Es kann auch notwendig oder erwünscht sein, ein Loch zu bilden oder auf andere Weise eine feuerfeste Struktur für andere Zwecke zu behandeln.

Eine feuerfeste Struktur könnte natürlich mechanisch behandelt werden, z. B. indem man eine Trennscheibe, einen Bohrer oder ein anderes Werkzeug benutzt, jedoch bietet dies gewisse Nachteile bei der Reparatur von feuerfesten Strukturen. Um das feuerfeste Material zu behandeln und eine für die Reparatur geeignete Oberfläche zu bilden, müßte der Arbeiter sich gewöhnlich der zu behandelnden Stelle ziemlich stark nähern und dies bedeutet, daß sich diese Stelle bei einer Temperatur befinden müßte, die der Arbeiter für die Zeit aushalten könnte, die erforderlich ist, um die Behandlung durchzuführen. Dies bedeutet wiederum, daß die feuerfeste Struktur von ihrer normalen Betriebstemperatur oder einer Temperatur, die innerhalb des normalen Arbeitszyklus der Betriebstemperaturen liegt, abgekühlt werden müßte. Dann müßte sie nach der Behandlung und Reparatur wiederaufgeheizt werden. Im Falle von Industrieöfen der verschiedensten Art müßte, um Beschädigungen der Öfen durch Kontraktion und Expandieren des feuerfesten Materials zu verhindern, ein solches Abkühlen und Wiedererhitzen über eine Zeitspanne von mehreren Tagen oder selbst mehreren Wochen angelegt werden, und dies würde demgemäß einen beträchtlichen Produktionsausfall für diesen Ofen bedeuten.

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur, die ohne das Erfordernis irgendwelcher positiven Maßnahmen zur wesentlichen und bewußten Abkühlung einer solchen Struktur von einer Temperatur, bei welcher sie sich während des normalen Betriebs befindet, durchgeführt werden kann und somit das Erfordernis für solch längere Abkühlungs- und Wiedererhitzungszeiträume vermeidet.

Demgemäß liefert die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein die Verbrennung unterhaltender Gasstrom, der ein Gemisch von Teilchen, welches Teilchen von einem Element oder mehreren Elementen, das oder die unter Bildung von einem oder mehreren feuerfesten Oxiden (im folgenden "Brennstoffteilchen" genannt), sowie feuerfeste Oxidteilchen trägt, gegen die zu behandelnde Stelle gesprüht wird und die Brennstoffteilchen verbrennen gelassen oder zum Brennen gebracht werden, wobei dieses Gemisch weiter ein Flußmittel aufweist, dessen Flußmittelwirkung derart ist, daß unter der durch die Verbrennung der Brennstoffteilchen freigesetzten Hitze die feuerfeste Struktur in einem Ausmaße erweicht wird, daß die Struktur behandelt wird, indem Material davon unter der mechanischen Einwirkung des auftreffenden Stroms entfernt oder versetzt wird.

Somit liefert die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur, das ohne das Erfordernis zu positiven Maßnahmen, um eine wesentliche und bewußte Abkühlung der Struktur von einer Temperatur, bei der sie sich während ihres normalen Betriebes befindet, durchgeführt werden kann und somit das Erfordernis für längere Abkühl- und Aufheizzeiträume vermeidet und somit die Probleme vermeidet oder vermindert, welche aufgrund der Kontraktion oder der Expansion des feuerfesten Materials auftreten könnten. Es ist z. B. gewöhnlich möglich, derart zu arbeiten, daß die feuerfeste Struktur nicht durch irgendeinen Übergangspunkt auf der dilatometrischen Kurve des Materials, aus dem sie gebildet ist, abgekühlt oder wiedererhitzt werden muß. Tatsächlich ist das Verfahren der Erfindung umso wirksamer, je höher die Temperatur der feuerfesten Struktur ist. Das Verfahren hat den besonderen Vorteil, leicht anwendbar zur Behandlung von Strukturen zu sein, die einen recht hohen Grad der Feuerfestigkeit aufweisen und/oder die sich bei einer erhöhten Temperatur befinden, die trotzdem ziemlich gering ist im Vergleich zu der maximal zulässigen Betriebstemperatur der Art von feuerfestem Material, aus dem sie gemacht sind.

Das Behandlungsverfahren kann benutzt werden, um einfach Teile der feuerfesten Struktur für verschiedene Zwecke zu entfernen. Manchmal kann eine feuerfeste Struktur so erodiert werden, daß man anstatt einfach die Reparatur durch Ersatz des erodierenden Materials vorzunehmen, es wirtschaftlicher oder aus anderen Gründen zweckmäßiger ist, zusätzliches feuerfestes Material zu entfernen, um Platz für das Einsetzen eines neuen Blocks aus feuerfestem Material zu schaffen. Es ist manchmal notwendig, Löcher in feuerfeste Blöcke zu schneiden, beispielsweise um einen keilförmig eingreifenden Block einzupassen. Manchmal fällt ein Gewölbeblock einer feuerfesten Struktur von seiner vorgegebenen Stelle herunter und ragt über die feuerfeste Struktur heraus und es ist notwendig, einen Teil eines solchen Blocks zu entfernen, um das Profil der Struktur wieder in Ordnung zu bringen. Diese Arbeitsweisen können durch ein Behandlungsverfahren gemäß der Erfindung durchgeführt werden, da das Flußmittel es ermöglicht, daß das von der feuerfesten Struktur zu entfernende Material in erweichtem oder fließfähigem Zustand gehalten wird und somit unter der Einwirkung des auftreffenden Strahls entfernt werden kann, wobei nur eine maximale Unterbrechung des normalen Betriebes der Struktur aufgrund einer unerwünschten Abkühlung eintritt.

Es wurde gefunden, daß bei der Behandlung einer feuerfesten Struktur gemäß der Erfindung die behandelte Oberfläche dieser Struktur eine modifizierte Zusammensetzung hat. Dies ist darauf zurückzuführen, daß nicht das gesamte erweichte Material von dieser Oberfläche entfernt wird, und dieses erweichte Material umfaßt Material, das bei der Bearbeitungsbehandlung aufgespritzt wurde, einschließlich von Flußmittel. Wegen des Vorliegens des Flußmittels kann dieses erweichte Material leichter in Risse, die in der Oberfläche der Struktur vorliegen können, fließen und diese füllen. Dies hat den Vorteil, die Unversehrtheit bzw. ebene Gestalt der behandelten Oberfläche zu verbessern. Teile der Struktur zwischen solchen Rissen werden in ihrer Stellung zementiert, so daß sie weniger leicht abfallen können, und die gefüllten Risse sind nicht länger beispielsweise der Atmosphäre in der Struktur ausgesetzt, die hochgradig korrosiv sein kann.

Bei den am meisten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind Art und Mengenanteil des im versprühten Gemisch vorliegenden Flußmittels derart, daß die Schmelz- oder Erweichungstemperatur des von der feuerfesten Struktur entfernten Materials wenigstens 200°C weniger ist als diejenige des feuerfesten Materials der zu behandelnden Struktur. Dies hat den Vorteil, daß man das Verfahren noch leichter zur Behandlung von Strukturen durchführen kann, die einen ziemlich hohen Grad an Feuerfestigkeit besitzen und/oder sich bei einer Temperatur befinden, die verhältnismäßig gering ist im Vergleich zu der maximal zulässigen Betriebstemperatur dieser Art von feuerfestem Material, aus dem sie gemacht sind. Es ist besonders vorteilhaft, einen großen Unterschied zwischen der Erweichungstemperatur des zu entfernenden Materials und dem Material im Kern des Blocks, von dem das Material entfernt wird, zu haben, um die innere Struktur des Blockes während der Bearbeitung zu erhalten. Dies macht das Arbeiten in der Praxis leichter, besonders wenn man an der äußeren Oberfläche eines Blocks der feuerfesten Struktur arbeitet. Dort wird normalerweise ein zunehmender Temperaturgradient von der äußeren Oberfläche gegen die innere Oberfläche vorliegen, und dies kann es schwierig machen, die Außenseite eines solchen Blockes zu bearbeiten, während man seine Kernstruktur aufrechterhält, wenn nicht ein solch großer Unterschied in den Erweichungstemperaturen vorliegt.

Vorteilhafterweise ist das verwendete Flußmittel ein Flußmittel für zumindest einige der feuerfesten Oxidteilchen des feuerfesten Materials. Dies hilft, das Material zu erhalten, das von diesen Teilchen stammt und Material, das von der feuerfesten Struktur stammt, in erweichtem oder fließfähigem Zustand zu entfernen oder zu versetzen.

Es ist nicht notwendig, große Mengen an Flußmittel zu verwenden. Es hat sich herausgestellt, daß die optimale Menge an Flußmittel wie die optimale Menge an Brennstoff von der Feuerfestigkeit der zu behandelnden Struktur und ihrer Temperatur abhängt. Es ist auch zweckmäßig nicht mehr Flußmittel zu verwenden als es nötig ist, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Es wurde daher gefunden, daß das Flußmittel in der versprühten Mischung vorzugsweise in einem Gewichtsanteil von nicht mehr als die Hälfte desjenigen der Brennstoffteilchen und vorzugsweise in einem Gewichtsanteil von nicht mehr einem Drittel desjenigen der Brennstoffteilchen vorliegen soll.

Es gibt verschiedene verwendbare Flußmittel, von denen einige von der Zusammensetzung der zu behandelnden feuerfesten Struktur und der Zusammensetzung der zu versprühenden feuerfesten Oxidteilchen abhängen. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung umfaßt oder ist dieses Flußmittel ein Fluorid. Beispielsweise sind Ammoniumbifluorid und Magnesiumfluorid wirksame Flußmittel für viele feuerfeste Oxidzusammensetzungen. Alternativ oder zusätzlich dazu ist es bevorzugt, daß das Flußmittel eine Verbindung eines anderen Metalles ist als eines Metalls, dessen Oxid in diesen feuerfesten Oxidteilchen vorliegt. Zum Beispiel kann Calciumcarbonat als Flußmittel verwendet werden, wenn man mit gewissen feuerfesten Aluminosilicaten oder Aluminiumoxid-Silicatmassen arbeitet, und Magnesiumcarbonat kann als Flußmittel verwendet werden, wenn man mit vielen feuerfesten Massen arbeitet außer mit denjenigen, welche Magnesiumoxid enthalten. Für allgemeine Zwecke ist es bevorzugt, daß das Flußmittel wenigstens ein Alkalisalz enthält. Alkalisalze sind gute Flußmittel für praktisch alle in Betracht gezogenen feuerfesten Materialien. Die Verwendung von Natriumsalzen wird aus Kostengründen bevorzugt. Zu den Alkalisalzen, die als Flußmittel am wirksamsten sind, gehören die Borate, Sulfate, Carbonate und Phosphate, und ihre Verwendung wird demgemäß bevorzugt.

Zum leichteren Versprühen der teilchenförmigen Mischung, und um das gewünschte Ergebnis leichter zu erzielen, ist es vorteilhaft, daß die mittlere Teilchengröße der Flußmittelteilchen zwischen der Hälfte und dem Zweifachen der mittleren Korngröße dieser feuerfesten Oxidteilchen liegt und vorzugsweise sollen wenigstens 50 Gew.-% der Teilchen des Flußmittels eine Korngröße unterhalb 200 µm haben.

Wie schon erwähnt, ist das Behandlungsverfahren der Erfindung brauchbar, um einfach eine feuerfeste Struktur zu beschneiden oder putzen, oder um ein Loch hineinzuschneiden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß das Behandlungsverfahren besondere Vorteile hat, wenn man es als Vorstufe bei gewissen Reparaturverfahren für feuerfestes Material anwendet, insbesondere bei solchen Reparaturverfahren, die selbst bei oder in der Nähe der normalen Betriebstemperatur einer feuerfesten Struktur durchgeführt werden können.

Eine solche Reparaturtechnik wurde als keramisches Schweißen bekannt. Diese Verfahrensweise wird durch die GB-PS 13 30 894 und die GB-Offenlegungsschrift 21 70 191 A (beide von GLAVERBEL) gezeigt. Bei solchen keramischen Schweißprozessen wird eine zusammenhängende feuerfeste Masse auf einer Oberfläche gebildet, indem man gegen die Oberfläche ein Gemisch von feuerfesten Teilchen und Brennstoffteilchen zusammen mit Sauerstoff sprüht. Die verwendeten Brennstoffteilchen sind Teilchen, deren Zusammensetzung und Körnung darart sind, daß sie exotherm mit dem Sauerstoff reagieren, was zur Bildung von feuerfestem Oxid führt und die Wärme freisetzt, die erforderlich ist, um wenigstens die Oberfläche der versprühten feuerfesten Teilchen zu schmelzen.

Die vorliegende Erfindung liefert auch ein keramisches Schweißverfahren, bei welchem eine zusammenhängende feuerfeste Masse gebildet wird, die an einer feuerfesten Struktur an der Schweißstelle haftet, indem man einen Strom eines die Verbrennung unterhaltenden Gases, der ein Gemisch von Teilchen, das Teilchen von einem oder mehreren Elementen, das oder die unter Bildung von einem oder mehreren feuerfesten Oxiden (im folgenden "Brennstoffteilchen" genannt) oxidierbar ist und feuerfeste Oxidteilchen trägt, gegen die Schweißstelle spritzt und die Brennstoffteilchen brennen gelassen oder zum Brennen gebracht werden, um wenigstens die Oberflächen der feuerfesten Oxidteilchen zu erweichen oder zu schmelzen, so daß diese zusammenhängende Masse festhaftend an dieser Struktur gebildet werden kann, das sich dadurch auszeichnet, daß bei einer vorhergehenden Behandlungsstufe die Schweißstelle durch ein Behandlungsverfahren für feuerfeste Strukturen, wie hier beschrieben, behandelt wird.

Im allgemeinen wird empfohlen, die Teilchen in Gegenwart einer hohen Konzentration an Sauerstoff zu versprühen, z. B. unter Verwendung von technischem Sauerstoff als Trägergas. Wegen der sehr hohen Temperaturen in der Reaktionszone der keramischen Schweißung kann ein ausreichendes Schmelzen oder Erweichen der feuerfesten Teilchen erzielt werden, und es ist somit möglich, eine hochgradig zusammenhängende feuerfeste Masse mit guter Feuerfestigkeit zu bilden.

Ein besonderer Vorteil der keramischen Schweißverfahren besteht darin, daß sie an der feuerfesten Struktur durchgeführt werden können, während diese praktisch bei ihrer normalen Betriebstemperatur ist. Dies hat offensichtliche Vorteile, da die Abschaltzeit der zu reparierenden Struktur auf einem Minimum gehalten werden kann, ebenso wie alle Probleme aufgrund der thermischen Kontraktion oder Expansion des feuerfesten Materials. Das Schweißen bei einer Temperatur nahe der Betriebstemperatur der feuerfesten Struktur hat auch Vorteile für die Qualität der gebildeten Schweißung. Die Schweißreaktionen können die Oberfläche der Struktur erweichen oder schmelzen, so daß eine gute Verbindung zwischen der zu behandelnden Oberfläche und der neu gebildeten feuerfesten Schweißmasse erzielt werden kann.

Es wurde gefunden, daß es zwar gewöhnlich möglich ist, eine gute Verbindung zwischen der feuerfesten Grundstruktur und der Schweißmasse zu erzielen, jedoch können gewisse Probleme entstehen, die praktisch durch ein keramisches Schweißverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung vermieden werden können. Diese Probleme entstehen durch einen oder zwei Gründe: Die Temperatur der Schweißstelle an der feuerfesten Struktur und die Temperatur, die erforderlich ist, um eine zusammenhängende feuerfeste Schweißmasse zu bilden und sie mit der Grundstruktur zu verbinden.

Die Normaltemperatur der Schweißstelle kann einfach zu niedrig sein, damit sich die feuerfeste Struktur dort genügend aufheizt, um zu erweichen (wie dies für eine gute Verbindung notwendig ist), ohne daß man den keramischen Schweißstrahl eine beträchtliche Zeitspanne darübersprüht. Während dieser Zeit kann viel des aufgesprühten Materials von der Struktur zurückprallen und abfallen und verschwendet sein.

Es gibt verschiedene mögliche Gründe für eine tiefe Temperatur an der Schweißstelle. Man muß berücksichtigen, daß feuerfeste Massen verschiedener Zusammensetzungen und Qualitäten für verschiedene Teile vieler feuerfester Strukturen verwendet werden, je nach der gewöhnlichen Arbeitstemperatur, die man an den verschiedenen Stellen hat. Jedoch wird manchmal eine feuerfeste Masse hoher Qualität an einer Stelle verwendet, wo man aus Temperaturgründen alleine erwarten würde, daß sich die Verwendung einer feuerfesten Masse von geringerer Qualität besser eignen würde. Während die vorherrschende Temperatur ausreichend sein kann, um eine festhaftende Schweißverbindung an einem solchen feuerfesten Material geringerer Qualität zu bilden, kann sie nicht ausreichend sein, um eine gute Schweißverbindung mit einem feuerfesten Material besserer Qualität herbeizuführen. Als spezielles Beispiel dafür seien die Bögen von Voröfen in Glasschmelzöfen genannt. Da die in diesen Voröfen befindlichen vorherrschenden Temperaturen eines im Betrieb befindlichen Glasschmelzofens nicht sehr hoch sind im Vergleich zu den Temperaturen, die man anderswo im Ofen antrifft, könnte man ein ziemlich geringwertiges feuerfestes Material verwenden. Da jedoch die Atmosphäre in diesem Bereich reich an Natriumdämpfen ist, die von der schmelzenden Charge des glasbildenden Materials stammen und daher sehr korrosiv ist, ist es üblich, im Vorofen Bögen aus einem hochgradigen feuerfesten Material zu bilden, das als "Zac" bekannt ist.

Ein anderer Grund für eine tiefe Temperatur an der Schweißstelle kann einfach darin bestehen, daß sich die Schweißstelle an der Außenseite der Struktur statt an der Innenseite befindet. Das bewirkt Probleme ohne Rücksicht auf die Qualität des zu behandelnden feuerfesten Materials.

Die zur Bildung einer Schweißung erforderliche Temperatur kann ebenfalls Probleme bewirken, insbesondere im Hinblick auf die Bildung von feuerfesten Materialien ziemlich hochgradiger Zusammensetzung. Es besteht das Problem, daß in vielen Fällen zur Gewährleistung der Erweichung der feuerfesten Struktur zur Erzielung einer guten Verbindung zwischen der Struktur und der Schweißmasse die Oberfläche der feuerfesten Struktur auf eine sehr hohe Temperatur gebracht werden muß, und diese Temperatur kann über einem Übergangspunkt auf der dilatometrischen Kurve des feuerfesten Materials sein, während die Arbeitstemperatur der feuerfesten Masse unterhalb dieses Übergangspunktes liegt. Als Ergebnis davon ergibt sich ein Unterschied in der Kontraktion über die Verbindung zwischen der neugebildeten feuerfesten Masse und der feuerfesten Grundmasse, wenn sich die Schweißung von ihrer Bildungstemperatur auf die Arbeitstemperatur abkühlt, selbst wenn die feuerfeste Grundmasse und die neugebildete Masse praktisch identische chemische Zusammensetzung haben. Als Ergebnis bilden sich Spannungen, und die neugebildete Masse neigt zur Rißbildung und zum Abflocken von der feuerfesten Grundmasse.

Die Oberfläche einer feuerfesten Struktur, die gemäß der Erfindung behandelt ist, hat eine modifizierte Zusammensetzung, da nicht das gesamte erweichte Material von der behandelten Oberfläche entfernt wird. Das Vorliegen einer dünnen Oberflächenhaut von feuerfestem Material, das Flußmittel enthält und die gut an die feuerfeste Grundstruktur gebunden ist, kann besonders vorteilhaft sein, wenn man später ein keramisches Schweißverfahren durchführen will, um weitere feuerfeste Masse auf diese Stelle aufzubringen. Da diese neue Oberflächenhaut der feuerfesten Grundmasse Flußmittel enthält, braucht sie nicht so hoch erhitzt zu werden, um sie zu erweichen mit dem Ergebnis, daß feuerfestes Material, das durch die keramische Schweißreaktion erweicht ist und auf diese Oberfläche auftrifft, sich leichter mit dem Material an der Oberfläche verbinden kann, was die Bindung der feuerfesten Schweißmasse an die Grundstruktur begünstigt. Es wurde auch gefunden, daß eine Neigung dafür besteht, daß sich das Flußmittel in der neu abgeschiedenen Schweißmasse verteilt, so daß es eine im allgemeinen geringere Konzentration und einen weniger nachteiligen Effekt auf die Feuerfestigkeit der erhaltenen Struktur hat. Als Ergebnis ist der Flußmittelgehalt an der Grenzfläche der Oberfläche mit der Schweißmasse geringer als man erwarten würde, und es ist möglich, eine Übergangszone zwischen der ursprünglichen Struktur und der Schweißmasse zu erzielen, was eine gute Bindung gewährleistet und was gleichzeitig keine so starke Verminderung der Feuerfestigkeit herbeiführt wie man dies bei der Verwendung des Flußmittels erwarten würde. Tatsächlich kann die Übergangszone recht dünn sein, so daß die Qualität der Verbindung zwischen der Struktur und der Schweißung verbessert ist, ohne daß sich irgendeine merkliche Beeinträchtigung der Feuerfestigkeit der neuen Struktur ergibt.

Während es natürlich möglich wäre, eine gewisse Menge Flußmittel in die keramische Schweißmischung einzubringen, wird dies nicht bevorzugt, wenn nicht die als Folge auftretende Verminderung in der Feuerfestigkeit der Schweißmasse zugelassen werden kann. Abgesehend davon hat es sich als zweckmäßig und wirksam für das Gemisch von Teilchen erwiesen, das in der keramischen Schweißstufe aufgesprüht wird, daß es ein oder mehrere Merkmale aufweist, die noch im folgenden im Hinblick auf die Brennstoffteilchen und/oder die feuerfesten Teilchen der feuerfesten Behandlungsmischung aufgezählt werden.

Es ist tatsächlich besonders zweckmäßig, wenn das Gemisch der Teilchen, die in der keramischen Schweißstufe versprüht werden, praktisch die gleiche Zusammensetzung hat wie das, das in der feuerfesten Behandlungsstufe aufgesprüht wird mit der Ausnahme, daß in der keramischen Schweißstufe das Flußmittel weggelassen wird. So kann beispielsweise die teilchenförmige Mischung, die bei der feuerfesten Vorbehandlungsstufe versprüht werden soll, gemacht werden, indem man einfach eine geeignete Menge an Flußmittel zu einer Menge des Gemisches, das bei der keramischen Schweißstufe verwendet werden soll, zumischt.

Die Granulometrie der Brennstoffteilchen hat eine wichtige Wirkung auf die Art und Weise, in der die Verbrennungsreaktion stattfindet, gleichgültig, ob dies während der Behandlungsstufe eine feuerfeste Struktur oder während eines keramischen Schweißprozesses ist. Es wurde gefunden, daß es zweckmäßig ist, sehr fein verteilte Brennstoffteilchen zu verwenden. Vorzugsweise haben wenigstens 50 Gew.-% dieser Brennstoffteilchen eine Korngröße unter 50 µm. Vorzugsweise haben wenigstens 50 Gew.-% dieser Brennstoffteilchen eine Korngröße unterhalb 30 µm, und für beste Ergebnisse haben wenigstens 80 Gew.-% dieser Brennstoffteilchen eine Korngröße unterhalb 30 µm.

Verschiedene Elemente können als Brennstoff verwendet werden, einschließlich von Magnesium und Zirkonium, jedoch sollten vorzugsweise diese Brennstoffteilchen Teilchen von Aluminium und/oder Silizium enthalten oder sein, da diese Elemente einen guten Kompromiß zwischen Wirksamkeit, Leichtigkeit und Sicherheit der Anwendung und der Kosten ergeben. Besonders vorzugsweise wird ein Gemisch von Aluminium- und Siliziumteilchen verwendet, vorzugsweise ein solches, in dem mehr Silizium als Aluminium ist. Das Aluminium, das leichter entzündbar ist, dient zur Aufrechterhaltung einer Reaktionszone, in welcher das Silizium verbrennt, und die gemeinsam erzeugte Hitze kann für die beabsichtigten Zwecke ausreichen.

Die optimale Menge an Brennstoffteilchen, die in das teilchenförmige Gemisch einzubringen sind, hängt von den Arbeitsbedingungen ab. Für eine gegebene feuerfeste Betriebstemperatur ist es im allgemeinen erwünscht, umso mehr Brennstoff einzubringen, je höherwertig das feuerfeste Material ist. In gleicher Weise ist es für ein gegebenes feuerfestes Material zweckmäßig, umso mehr Brennstoff einzubringen, je tiefer die Betriebstemperatur an der Schweiß- oder Behandlungsstelle ist. Je nach den Umständen kann es zweckmäßig sein, daß das für die Behandlung benutzte Gemisch einen etwas höheren Brennstoffgehalt hat als er in einem Gemisch vorliegt, das für die keramische Schweißung verwendet wird. Im allgemeinen wurde gefunden, daß zur Erzielung einer zufriedenstellenden Behandlung oder einer keramischen Schweißoperation es recht gut ausreicht, Brennstoff in die zu versprühende Mischung in Mengen von bis zu 30 Gew.-% einzubringen. Vorteilhafterweise liegen diese Brennstoffteilchen in einem Mengenanteil von nicht über 30 Gew.-% der versprühten Mischung von Teilchen vor. Dies hat den Vorteil der Wirtschaftlichkeit, da die Brennstoffteilchen der teuerste Teil der versprühten Mischung sind. Es wurde auch gefunden, daß das Einbringen von übermäßigen Mengen an Brennstoffteilchen zu unzulässiger Weise das Risiko erhöht, daß die überzeugte Reaktion längs des Sprühapparates zurückschlagen könnte, was im günstigsten Falle den Abbruch der Behandlung oder Schweißoperation bewirkt und im schlimmsten Falle ein Explosionsrisiko für das Arbeitspersonal zur Folge hat.

Vorteilhafterweise liegen diese Brennstoffteilchen in einem Mengenanteil von nicht weniger als 8 Gew.-% der versprühten Mischung von Teilchen vor. Dies stellt einen zufriedenstellenden Kompromiß zwischen der Menge an Brennstoff dar, die einzubringen ist und der Länge der Zeit, welche die Reaktionszone über die zu behandelnde oder schweißende Stelle hinwegstreichen muß. Es ist natürlich ersichtlich, daß mehr Brennstoff erforderlich ist, um auf hochgradige feuerfeste Materialien bei tiefen Temperaturen einzuwirken und daß weniger erforderlich ist, wenn man bei geringwertigeren feuerfesten Materialien, die sich auf hoher Temperatur befinden, arbeitet.

Die Wahl der feuerfesten Oxidteilchen für das zu versprühende Gemisch hat eine Wirkung auf die Qualität und das Haften der Oberflächenabscheidung, die während des Schweißens gebildet wird und auf die Modifikation der Oberfläche der feuerfesten Struktur, die behandelt wird. Um Probleme zu verhindern, die man aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung oder Kontraktion auf der Oberflächenhaut der feuerfesten Struktur oder an deren Grenzfläche mit einer Schweißabscheidung antreffen kann, ist es sehr zweckmäßig, daß die Zusammensetzung der Oberfläche der Struktur nicht stark modifiziert werden sollte und daß die Schweißabscheidung eine im allgemeinen gleiche chemische Zusammensetzung hat. Dies führt auch zu einer chemischen Verträglichkeit zwischen der Abscheidung und der Struktur. Offensichtlich kann keine perfekte Übereinstimmung zwischen der Zusammensetzung der Oberfläche und der darunterliegenden feuerfesten Struktur erzielt werden, weil man Flußmittel in die Oberfläche einbringt. Trotzdem wird es zur Begünstigung der Haftung und der Verträglichkeit bevorzugt, daß die feuerfesten Oxidteilchen Teilchen von zumindest dem Hauptbestandteil oder den Hauptbestandteilen der feuerfesten Struktur enthalten oder solche sind.

Bei bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens gemäß jedem Aspekt der Erfindung werden diese feuerfesten Teilchen aus Oxiden von zumindest einem der Elemente Aluminium, Chrom, Magnesium, Silizium und Zirconium gewählt.

Vorteilhafterweise liegen diese feuerfesten Oxidteilchen in einem Mengenanteil von nicht weniger als 75 Gew.-% des versprühten Gemisches der Teilchen vor. Es ist überraschend, daß die gleiche hohe Qualität der Oxidteilchen für das Einbringen in ein Gemisch in Betracht gezogen werden soll, das einerseits im wesentlichen einem Verfahren zur Entfernung von feuerfestem Material aus einer feuerfesten Struktur dient und andererseits einem Verfahren zur Abscheidung von feuerfestem Material auf der gleichen feuerfesten Struktur. Dies ist aber trotzdem so. Das Einbringen solcher Mengen an wasserfestem Oxid hat günstige Wirkungen, indem es das Risiko des Zurückschlagens der Behandlungs- oder Schweißreaktion vermindert, da es für eine gegebene Menge an verwendetem Brennstoff die Geschwindigkeit der Fortsetzung der Reaktion zu vermindern neigt.

Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auch auf eine teilchenförmige Zusammensetzung, die sich zur Verwendung in einem feuerfesten Behandlungsverfahren wie hier beschrieben eignet und umfaßt demgemäß eine teilchenförmige Zusammensetzung, die sich zur Verwendung in einem Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur eignet, wobei die Zusammensetzung Teilchen von zumindest einem Element umfaßt, das unter Bildung eines feuerfesten Oxids (im folgenden "Brennstoffteilchen" genannt) oxidierbar ist sowie feuerfeste Oxidteilchen und dieses Gemisch weiterhin ein Alkalisalz als Flußmittel enthält, dessen Flußwirkung derart ist, daß beim Versprühen der Mischung in einem die Verbrennung unterstützenden Gasstrom und beim Verbrennen der Brennstoffteilchen die feuerfeste Struktur in einem Ausmaße erweicht wird, daß die Struktur behandelt wird, indem Material davon unter der mechanischen Einwirkung des auftreffenden Stromes entfernt oder versetzt wird.

Eine solche Zusammensetzung ist sehr geeignet und wirksam, wenn sie bei einem Verfahren zur Behandlung von feuerfestem Material verwendet wird, z. B. einem Verfahren wie es hier beschrieben wird.

Wie erwähnt, hat die Granulometrie der Brennstoffteilchen eine sehr wichtige Wirkung auf die Art und Weise wie die Verbrennung erfolgt. Vorzugsweise haben wenigstens 50 Gew.-% dieser Brennstoffteilchen eine Korngröße unterhalb 50 µm und vorteilhafterweise haben wenigstens 80 Gew.-% dieser Brennstoffteilchen eine Korngröße unterhalb 50 µm. Vorzugsweise haben wenigstens 50 Gew.-% dieser Brennstoffteilchen eine Korngröße unterhalb 30 µm und für beste Ergebnisse sollten wenigstens 80 Gew.-% dieser Brennstoffteilchen eine Korngröße unterhalb 30 µm haben.

Es können verschiedene Elemente als Brennstoff verwendet werden, einschließlich von Magnesium und Zirkonium, jedoch wird es bevorzugt, daß diese Brennstoffteilchen Teilchen von Aluminium und/oder Silicium enthalten oder sind, da diese Elemente einen guten Kompromiß zwischen der Wirksamkeit, der leichten Anwendung und der Kosten bilden. Besonders bevorzugt wird die Verwendung eines Gemisches von Aluminium- und Siliciumteilchen, vorzugsweise einem Gemisch, in welchem mehr Silicium als Aluminium vorliegt. Das Aluminium, das leichter entzündbar ist, dient dazu, eine Reaktionszone aufrechtzuerhalten, in welcher das Silicium verbrennt, und die erzeugte gemeinsame Hitze kann für die beabsichtigten Zwecke ausreichen.

Die optimale Menge an Brennstoffteilchen, die in die teilchenförmige Mischung einbezogen werden sollen, hängt von den Arbeitsbedingungen ab, unter welchen sie verwendet werden soll. Im allgemeinen wurde gefunden, daß zur Erzielung einer zufriedenstellenden Behandlungsoperation es recht gut ausreicht, Brennstoff in die versprühte Mischung in Mengen von bis zu 30 Gew.-% einzubringen. Vorzugsweise liegen diese Brennstoffteilchen in einer Menge von nicht über 30 Gew.-% des versprühten Gemisches von Teilchen vor. Dies hat den Vorteil der Wirtschaftlichkeit, da die Brennstoffteilchen der teuerste Teil des versprühten Gemisches sind. Es wurde auch gefunden, daß das Einbringen von übermäßigen Mengen an Brennstoffteilchen das Risiko bei der Anwendung in unzulässiger Weise erhöhen können, daß die erzeugte Behandlungsreaktion entlang der Sprühvorrichtung zurückschlägt.

Vorteilhafterweise liegen diese Brennstoffteilchen einer Menge von nicht weniger als 8 Gew.-% des versprühten Gemisches von Teilchen vor. Dies stellt einen zufriedenstellenden Kompromiß zwischen der Menge an Brennstoff dar, die einzubringen ist und der Länge der Zeit, in welcher die Reaktionszone die zu behandelnde Stelle überstreichen muß. Es ist natürlich ersichtlich, daß mehr Brennstoff erforderlich ist, wenn man an hochgradigen feuerfesten Massen arbeitet, die sich auf tiefer Temperatur befinden und daß weniger erforderlich ist, wenn man an geringwertigeren feuerfesten Massen von hoher Temperatur arbeitet.

Vorteilhafterweise liegen diese feuerfesten Oxidteilchen in einem Mengenanteil von nicht weniger als 75 Gew.-% des versprühten Gemisches der Teilchen vor. Es ist überraschend, daß eine solch hohe Menge an Oxidteilchen in ein Gemisch einbezogen werden kann, das im wesentlichen für ein Verfahren zur Entfernung von feuerfestem Material von einer feuerfesten Struktur eingesetzt werden soll. Dies ist trotzdem der Fall. Die verwendeten feuerfesten Teilchen haben scheinbar einen gewissen Abriebeffekt auf die zu behandelnde Stelle und beschleunigen somit das Behandlungsverfahren. Selbstverständlich werden einige der versprühten feuerfesten Oxidteilchen erweicht oder schmelzen, so daß sie mit Material zusammenfließen, das von der Oberfläche der feuerfesten Struktur verdrängt wurde, und sie werden nicht vollständig entfernt, so daß sie die Abscheidung einer Oberflächenhaut auf dem behandelten feuerfesten Material bewirken.

Die Wahl der feuerfesten Oxidteilchen für das versprühte Gemisch hat eine Wirkung auf die Qualität und die Haftung der modifizierten Oberflächenhaut, die auf der behandelten feuerfesten Struktur zurückbleibt. Um Probleme zu vermindern, die aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung oder Kontraktion der Abscheidung und der feuerfesten Struktur zurückzuführen sein können, ist es im allgemeinen erwünscht, daß die Abscheidung und die Struktur im wesentlichen die gleiche chemische Zusammensetzung haben. Dies führt auch zur chemischen Verträglichkeit zwischen der Abscheidung und der Struktur. Offensichtlich kann keine perfekte Übereinstimmung zwischen der Zusammensetzung der Oberflächenabscheidung und derjenigen der feuerfesten Struktur erzielt werden, da Flußmittel in die Abscheidung einbezogen ist. Die teilchenförmige Zusammensetzung gemäß der Erfindung kann zur Behandlung verschiedener Zusammensetzungen von feuerfesten Strukturen benutzt werden und vorzugsweise werden diese feuerfesten Teilchen aus Oxiden von zumindest einem der Elemente Aluminium, Chrom, Magnesium, Silizium und Zircon gewählt.

Es ist nicht notwendig, große Mengen an Flußmittel zu verwenden. Es hat sich herausgestellt, daß die optimale Menge an Flußmittel wie die optimale Menge an Brennstoff von der Feuerfestigkeit der zu behandelnden Struktur und ihrer Temperatur abhängt. Es ist auch zweckmäßig, so wenig Flußmittel wie nötig zu verwenden. Es wurde daher gefunden, daß das Flußmittel vorzugsweise in dem versprühten Gemisch in einer Menge von nicht mehr als der Hälfte derjenigen der Brennstoffteilchen und vorzugsweise in einer Menge von nicht mehr als einem Drittel derjenigen der Brennstoffteilchen vorliegt.

Es können verschiedene Flußmittel verwendet werden. In einigen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung umfassen diese Flußmittel ein Fluorid. Alternativ oder zusätzlich kann dieses Flußmittel ein Alkalisalz umfassen. Von den Alkalisalzen wird die Verwendung von Natriumsalzen aus Kostengründen bevorzugt. Unter den wirksamsten Alkalisalzen als Flußmittel sind die Borate, Sulfate, Carbonate und Phosphate, und ihre Verwendung wird demgemäß bevorzugt

Zum leichteren Versprühen der teilchenförmigen Mischung und um das gewünschte Ergebnis zu erreichen ist es vorteilhaft, daß die mittlere Teilchengröße der Teilchen an Flußmittel zwischen der Hälfte und dem Zweifachen der mittleren Teilchengröße der feuerfesten Oxidteilchen liegt und vorzugsweise haben wenigstens 50 Gew.-% der Teilchen des Flußmittels eine Korngröße unterhalb 200 µm.

Die folgenden Beispiele zeigen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.

In der folgenden Beschreibung wurde zum Versprühen der Teilchenmischungen in allen Fällen die Vorrichtung, die in der GB-PS 13 30 894 beschrieben ist, verwendet.

Beispiel 1

In einem Glasschmelzofen hatte sich ein Block aus feuerfestem Material der Sorte "Zac" verschoben und drohte in den Ofen zu fallen. Dieses feuerfeste Material der Sorte "Zac" hat eine ungefähre Zusammensetzung, in Gew.-%, von 10 bis 15% Siliciumdioxid, 40 bis 55% Aluminiumoxid und 30 bis 45% Zirconoxid. Dieser Block sollte an einem benachbarten Block befestigt werden, der aus Mullit bestand. Die normale Betriebstemperatur der Wand in diesem Teil des Ofens war etwas weniger als 800°C. Um den Zac-Block zu befestigen, entschied man sich, eine Keilnut in den Mullit-Block zu schneiden und diese Keilnut mit einer feuerfesten Masse zu füllen, die durch keramisches Schweißen gebildet war. Wegen der besonderen Form des Zac-Blockes war es nicht notwendig, in diesen eine Keilnut zu schneiden. Eine keramische Schweißmasse wurde, als Teilchengemisch, wie folgt zusammengesetzt (Gewichtsteile):

Si
11
Al	9
Stabilisiertes Zirkonoxid	30
Alpha-Aluminiumoxid (Korund)	45 (insgesamt 95)

Die Silizium- und Aluminiumoxidbrennstoffteilchen hatten eine nominelle maximale Korngröße unterhalb 45 µm. Die mittlere Korngröße des Siliciumdioxids betrug 6 µm. Der Ausdruck "mittlere Korngröße" bedeutet hier die Größe, bei der 50 Masse-% der Teilchen eine geringere Größe als das Mittel haben. Die mittlere Teilchengröße des Aluminiums betrug 5 µm. Die mittlere Korngröße des Zirconoxids betrug 150 µm und diejenige des Aluminiumoxids betrug 100 µm.

Diese keramische Schweißpulvermasse wurde in zwei Portionen geteilt, und zu einer dieser Portionen wurde Natriumcarbonat als Flußmittel in solcher Menge zugesetzt, daß diese Portion 5 Gew.-% Natriumcarbonat enthielt. Dies erfolgte, damit man eine Behandlungspulverzusammensetzung erhielt. Die mittlere Korngröße des Natriumcarbonats war ähnlich der des Zirconoxids.

Die Behandlungspulverzusammensetzung wurde gegen die zu behandelnden Blöcke in einem Strom von technischem Sauerstoff unter Verwendung einer Lanze, wie in der GB-PS 13 30 894 beschrieben, gespritzt. Durch das Vorliegen des Flußmittels und trotz der ziemlich niederen Betriebstemperatur des feuerfesten Mullits stellte man fest, daß das Material aus dem Mullit-Block recht rasch unter Bildung einer Keilnut entfernt werden konnte.

Wenn die gewünschte Tiefe des Einschnittes erreicht war, wurde das der Lanze zugeführte Pulvergemisch gegen die oben beschriebene keramische Schweißpulvermasse ausgetauscht. Diese hatte natürlich die gleiche Zusammensetzung wie sie für die Behandlung verwendet wurde, jedoch ohne das Flußmittel. Bei Abwesenheit des Flußmittels wurde festgestellt, daß es außerordentlich schwierig war, weiteres Material von der feuerfesten Struktur zu entfernen. Im Gegenteil wurde eine zusammenhängende Schweißmasse abgeschieden, die stark haftete und eine Verzahnung bildete, die das weitere Verrutschen des Zac-Blockes verhinderte. Die Leichtigkeit, mit der eine stark anhaftende Schweißmasse gebildet wurde, war recht überraschend, wenn man die qualitativ recht hochwertige Zusammensetzung der feuerfesten Masse dieser Schweißmischung und die ziemlich niedere Umgebungstemperatur an der Arbeitsstelle berücksichtigt. Dieses starke Anhaften ist teilweise dem Vorliegen einer dünnen Haut zwischen dem Mullitblock und der Schweißmasse zuzuschreiben, die Flußmittel enthält, das von der früheren Behandlung zurückgeblieben war und während der Schweißoperation in eine Übergangsschicht zwischen dem Block und der Schweißmasse überführt wurde und die Bindung dazwischen begünstigte.

Bei einer Abänderung wurde die Bindung zwischen der Verzahnung aus Schmelzmasse und Zac-Block durch eine vorhergehende Behandlungsoperation an diesem Block unter Bildung einer flußmittelhaltigen Haut darauf begünstigt.

Die gesamte Behandlungs- und Reparaturoperation konnte leicht und recht rasch durchgeführt werden und es gab praktisch keinen Produktionsverlust am Ofen.

Bei einer weiteren Abänderung wurde der Teil der Pulverzusammensetzung, der in der keramischen Schmelzstufe verwendet wurde, durch weitere 5 Gew.-Teile Korund ergänzt.

Beispiel 2

Zac-Blöcke, die die Außenfläche eines Vorofengewölbeofens, eines Glasschmelzofens bildeten, zeigten Risse und Sprünge, und Teile dieser Zac-Blöcke fielen ab. Um dies zu reparieren, wurde zuerst die verbleibende Oberfläche des Bogens unter Anwendung eines Behandlungsverfahrens wie in Beispiel 1 beschrieben behandelt. Das Behandlungsverfahren führte zur Erweichung des losen Materials und zu seiner Entfernung vom Bogen hauptsächlich durch die mechanische Wirkung aufgrund der aufgesprühten feuerfesten Teilchen, und es führte auch zur Bildung einer Oberflächenhaut, die Flußmittel enthielt und die, wegen ihrer Fließfähigkeit, in die verbleibenden Risse eindringen und diese praktisch füllen konnte. Die Oberflächenhaut war auch hochgradig wirksam zur Begünstigung der Bindung zwischen der so behandelten Bogenstruktur und einer keramischen Schmelzmasse, die anschließend abgeschieden wurde.

Die keramische Schmelzmasse wurde aufgebaut, indem eine Pulverzusammensetzung aufgesprüht wurde, die folgende Zusammensetzung hatte:
Ein erstes Gemisch "Gemisch A" enthielt 87 Gew.-% Siliziumdioxid, 12 Gew.-% Silizium und 1 Gew.-% Aluminium. Das Silizium und das Aluminium hatten jeweils die in Beispiel 1 angegebene Körnigkeit und das Siliziumdioxid hatte eine mittlere Korngröße von etwa 450 µm.

Ein zweites Gemisch "Gemisch B" enthielt 45 Gew.-% Korund, 43 Gew.-% stabilisiertes Zirconoxid, 8% Silizium und 4% Aluminium. Diese Materialien hatten jeweils die in Beispiel 1 angegebene Korngrößenverteilung.

Die zwei Gemische "A" und "B" wurden selbst wiederum in gleichen Gewichtsteilen zusammengemischt, um eine keramische Schweißpulverzusammensetzung zu bilden, die zum Aufbau einer Reparaturschweißmasse auf den behandelten Gewölbebogen gespritzt wurde.

Es zeigt sich, daß die erhaltene Schweißmasse sehr gut an den vorher behandelten Zac-Blöcken haftete.

In einem Versuch wurde festgestellt, daß das keramische Schweißgemisch von Beispiel 1, d. h. eine Zusammensetzung entsprechend dem in diesem Beispiel benutzten Behandlungsgemisch, doch ohne Flußmittel, sehr geringe Wirksamkeit zur vorhergehenden Behandlung der Zac-Blöcke der Bogenstruktur des Vorofens hatte und daß es auch recht schwierig war, eine Reparaturschweißmasse an dieser Stelle direkt auf Blöcke aufzubauen, die unter Verwendung dieser flußmittellosen Mischung behandelt waren. Dies ist auf die ziemlich geringe Betriebstemperatur dieser Blöcke und ihren sehr hohen Grad der Feuerfestigkeit zurückzuführen. Beide Faktoren verhindern gemeinsam das Erweichen der Oberfläche der Blöcke, das notwendig ist, um die beste Haftung zwischen der feuerfesten Grundstruktur und der abgeschiedenen Schweißmasse herbeizuführen. Die ausgezeichnete Haftung zwischen der Schweißmasse und den behandelten Blöcken andererseits wurde wenigstens teilweise dem Vorliegen einer Oberflächenhaut zugeschrieben, die ziemlich reich an Flußmittel aufgrund der Behandlungsoperation ist, da diese Haut demgemäß leichter erweichbar war. Überraschenderweise war diese Zwischenhaut aufgrund des Vorliegens dieser Haut nicht so nachteilig für die Feuerfestigkeit der erhaltenen Reparatur wie dies zu erwarten wäre. Es wird angenommen, daß die Zusammensetzung dieser Haut während der Abscheidung der Schweißmasse modifiziert wird mit dem Ergebnis, daß das Flußmittel über ein weiteres Gebiet in der feuerfesten Struktur verteilt wird, so daß in der fertigen Reparaturmasse die Konzentration an Flußmittel so vermindert war, daß sie keine merkliche nachteilige Wirkung auf den Erweichungspunkt des feuerfesten Materials hat, in welches es eingebracht ist.

Beispiel 3

In den Siliziumdioxidblöcken an der Außenseite eines Ofens, wo die normale Wandtemperatur etwa 450°C betrug, entwickelten sich Risse, und ein Teil der Struktur fiel ab.

Ein solcher Schaden wäre nach allen bisher bekannten Methoden außerordentlich schwierig zu reparieren. Die Stelle ist zu heiß für irgendeine bekannte Arbeitsweise der Naßzementierung, jedoch zu kalt für bisher bekannte keramische Schweißtechniken.

Um die Reparatur durchzuführen, wurde die Wandfläche, welche die Reparaturstelle umgab, isoliert, so daß die Reparaturstelle auf eine Temperatur von etwa 750°C erhitzt wurde. Die Reparaturstelle wurde vorbehandelt, indem ein feuerfestes Behandlungspulver durch eine Lanze aufgesprüht wurde, und dann wurde die Reparatur durch keramisches Schweißen beendet.

Aufgrund der Art und der Menge des im aufgesprühten Gemisch vorliegenden Flußmittels war die Erweichungstemperatur des von der Reparaturstelle entfernten Materials mehr als 200°C weniger als diejenige des Siliziumdioxids, aus dem die feuerfesten Blöcke gebildet waren. Dies erleichterte die Entfernung von Metall von diesen Blöcken, ohne ihre innere Kernstruktur zu stören.

Um das keramische Schweißpulver zu bilden, wurde das Gemisch "A" von Beispiel 2 durch zusätzliche 3 Teile Aluminium ergänzt und das Gemisch wurde weiter mit 5 Teilen Natriumcarbonat als Flußmittel ergänzt, um das feuerfeste Behandlungspulver zu bilden.

Der zusätzliche Brennstoff wurde wegen der ziemlich tiefen Temperatur der Reparaturstelle zugefügt.

Beispiel 4

Das folgende ist eine geeignete Pulvermischung gemäß der Erfindung zur Verwendung für die Behandlung von feuerfesten Strukturen auf der Basis von Aluminiumoxid nach einem Verfahren gemäß der Erfindung:

Si
11
Al	9
Natriumcarbonat	5
Alpha-Aluminiumoxid (Korund)	75

Die angegebenen Mengen sind Gewichtsteile, und die verschiedenen Bestandteile haben die jeweiligen Korngrößenverteilungen, die in Beispiel 1 angegeben sind.

Das gleiche Gemisch ohne Flußmittel und ggf. unter Verwendung von weniger Metallbrennstoff eignet sich zur Verwendung in einem anschließenden keramischen Schweißverfahren gemäß der Erfindung.

Bei einem abgeänderten Vorbehandlungsverfahren gemäß der Erfindung wurde das Natriumcarbonat durch Calciumcarbonat oder Magnesiumcarbonat als Flußmittel ersetzt.

Bei anderen Abänderungen des Verfahrens und der Zusammensetzungen gemäß der Erfindung wurde das Natriumcarbonatflußmittel durch Natriumborat, Natriumsulfat oder Natriumphosphat ersetzt.

Bei anderen Abänderungen des Verfahrens und der Zusammensetzungen gemäß der Erfindung wurde das Pulvergemisch modifiziert, um die Zusammensetzung der zu behandelnden feuerfesten Struktur zu berücksichtigen.

Claims (37)

1. Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Verbrennung unterhaltender Gasstrom, der ein Gemisch von Teilchen, das im wesentlichen Teilchen von einem Element oder mehreren Elementen aufweist, das oder die unter Bildung von einem oder mehreren feuerfesten Oxiden (im folgenden "Brennstoffteilchen" genannt) oxidierbar ist bzw. sind sowie feuerfeste Oxidteilchen trägt, gegen die zu bearbeitende Stelle gespritzt wird und die Brennstoffteilchen zum Verbrennen gebracht oder verbrennen gelassen werden, wobei dieses Gemisch weiter ein Flußmittel aufweist, dessen Flußwirkung derart ist, daß unter der durch die Verbrennung der Brennstoffteilchen freigesetzten Hitze die feuerfeste Struktur in einem Ausmaß erweicht wird, daß die Struktur durch Entfernen oder Verschieben von Material davon unter der mechanischen Einwirkung des auftreffenden Stromes bearbeitet wird und die bearbeitete Stelle ggf. dann einem keramischen Schweißverfahren unterzogen wird.

2. Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Art und Anteil des im versprühten Gemisch vorhandenen Flußmittels derart sind, daß die Schmelz- oder Erweichungstemperatur des von der feuerfesten Struktur entfernten Materials wenigstens 200°C geringer ist als die des feuerfesten Materials der zu bearbeitenden Struktur.

3. Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Flußmittel ein Flußmittel für das feuerfeste Material von zumindest einem Teil dieser feuerfesten Oxidteilchen ist.

4. Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel im versprühten Gemisch in einem Gewichtsanteil von nicht mehr als der Hälfte der Brennstoffteilchen vorliegt.

5. Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel im versprühten Gemisch in einem Gewichtsanteil von nicht mehr als einem Drittel der Brennstoffteilchen vorliegt.

6. Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel ein Fluorid enthält oder ist.

7. Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel eine Verbindung eines anderen Metalles ist als eines Metalls, das ein Oxid bildet, das in den feuerfesten Oxidteilchen vorliegt.

8. Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel wenigstens ein Alkalisalz enthält oder ist.

9. Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel wenigstens ein Natriumsalz enthält oder ist.

10. Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel wenigstens ein Alkalisalz aus der Gruppe Borate, Sulfate, Carbonate und Phosphate enthält oder ist.

11. Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Korngröße der Teilchen des Flußmittels zwischen der Hälfte und dem Zweifachen der mittleren Korngröße der feuerfesten Oxidteilchen liegt.

12. Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 50 Gew.-% der Teilchen des Flußmittels eine Korngröße unterhalb 200 µm haben.

13. Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 50 Gew.-% der Brennstoffteilchen eine Korngröße unterhalb 50 µm haben.

14. Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 80 Gew.-% der Brennstoffteilchen eine Korngröße unterhalb 50 µm aufweisen.

15. Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffteilchen Teilchen von Aluminium und/oder Silicium enthalten oder sind.

16. Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffteilchen in einem Mengenanteil von nicht über 30 Gew.-% der versprühten Mischung von Teilchen vorliegt.

17. Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffteilchen in einem Mengenanteil von nicht weniger als 8 Gew.-% der versprühten Mischung von Teilchen vorliegen.

18. Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfesten Oxidteilchen in einem Mengenanteil von nicht weniger als 75 Gew.-% der versprühten Mischung von Teilchen vorliegen.

19. Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfesten Teilchen aus Oxiden von zumindest einem der Elemente Aluminium, Chrom, Magnesium, Silizium und Zirconium gewählt sind.

20. Keramisches Schweißverfahren, wobei eine zusammenhängende feuerfeste Masse gebildet wird, die an einer feuerfesten Struktur an der Schweißstelle haftet, indem ein die Verbrennung unterhaltendes Gas, das ein Gemisch von Teilchen, das Teilchen von einem Element oder mehreren Elementen aufweist, das oder die unter Bildung von einem oder mehreren feuerfesten Oxiden (im folgenden "Brennstoffteilchen" genannt) oxidierbar sind sowie feuerfeste Oxidteilchen trägt, gegen die Schweißstelle geschleudert wird und die Brennstoffteilchen zum Brennen gebracht oder brennen gelassen werden, um wenigstens die Oberfläche der feuerfesten Oxidteilchen zu erweichen oder schmelzen, so daß eine zusammenhängende feuerfeste Masse anhaftend an die Struktur gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einer vorhergehenden Behandlungsstufe die Schweißstelle durch ein Behandlungsverfahren für eine feuerfeste Struktur gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche behandelt wird.

21. Keramisches Schweißverfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch der in der keramischen Schweißstufe versprühten Teilchen eines oder mehrere der Merkmale gemäß einem der Ansprüche 13 bis 19 aufweist.

22. Keramische Schweißverfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch der in der keramischen Schweißstufe versprühten Teilchen praktisch die gleiche Zusammensetzung hat wie das bei der Behandlung der feuerfesten Struktur versprühte Gemisch mit der Ausnahme, daß in der keramischen Schweißstufe das Flußmittel weggelassen wird.

23. Teilchenförmige Zusammensetzung als Mittel zur Verwendung bei einem Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung Teilchen von wenigstens einem Element, das unter Bildung eines feuerfesten Oxids (im folgenden "Brennstoffteilchen" genannt) oxidierbar ist sowie feuerfeste Oxidteilchen aufweist und das Gemisch weiter ein Alkalisalz als Flußmittel enthält, dessen Flußwirkung derart ist, daß beim Versprühen des Gemisches in einem die Verbrennung unterhaltenden Gasstrom und beim Verbrennen der Teilchen die feuerfeste Struktur in einem solchen Ausmaß erweicht wird, daß die Struktur durch Entfernung oder Verschieben von Material davon unter der mechanischen Einwirkung des aufprallenden Stromes behandelt wird.

24. Zusammensetzung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 50 Gew.-% der Brennstoffteilchen eine Korngröße unterhalb 50 µm aufweisen.

25. Zusammensetzung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 80 Gew.-% der Brennstoffteilchen eine Korngröße unterhalb 50 µm aufweisen.

26. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffteilchen Teilchen von Aluminium und/oder Silizium enthalten oder sind.

27. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffteilchen in einem Mengenanteil von nicht über 30 Gew.-% des versprühten Gemisches von Teilchen vorliegen.

28. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffteilchen in einem Mengenanteil von nicht weniger als 8 Gew.-% des versprühten Gemisches von Teilchen vorliegen.

29. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfesten Oxidteilchen in einem Mengenanteil von nicht weniger als 75 Gew.-% des versprühten Gemisches von Teilchen vorliegen.

30. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfesten Teilchen aus Oxiden von zumindest einem der Elemente Aluminium, Chrom, Magnesium, Silizium und Zirconium gewählt sind.

31. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel im versprühten Gemisch in einem Gewichtsanteil von nicht mehr als der Hälfte der Brennstoffteilchen vorliegt.

32. Zusammensetzung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel im versprühten Gemisch in einem Gewichtsanteil von nicht mehr als einem Drittel der Brennstoffteilchen vorliegt.

33. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 23 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel wenigstens ein Natriumsalz enthält oder ist.

34. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 23 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel ein Fluorid enthält oder ist.

35. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 23 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel wenigstens ein Alkalisalz aus der Gruppe Borate, Sulfate, Carbonate und Phosphate enthält oder ist.

34. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 23 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Korngröße der Teilchen des Flußmittels zwischen der Hälfte und dem Zweifachen der mittleren Korngröße der feuerfesten Oxidteilchen liegt.

37. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 23 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 50 Gew.-% der Flußmittelteilchen eine Korngröße unterhalb 200 µm aufweisen.