DE3924476A1 - Verfahren und vorrichtung zur keramikreparatur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur eines feuerfesten Körpers, wobei verbrennbare Teilchen in einem sauerstoffreichen Trägergas gegen diesen Körper geschleudert werden, um die Oxidation der verbrennbaren Teilchen in einer Reaktionszone angrenzend an den Körper zu bewirken und dadurch die Hitze zu erzeugen, die zur Behandlung bzw. Bearbeitung eines solchen Körpers oder zur Bildung einer feuerfesten Schweißmasse darauf erforderlich ist.

Die Erfindung betrifft auch die Vorrichtung für die Durchführung eines solchen Verfahrens.

Das Verfahren kann von der Art sein, die als keramisches Schweißen oder Keramikschweißen bekannt ist, wobei feuerfestes Material auf eine feuerfeste Unterlage unter Bildung eines Überzuges darauf oder zum Auffüllen von Löchern oder Rissen in ihrer Struktur aufgebracht wird oder eine keramische Behandlung bzw. Bearbeitung, wobei Blöcke oder andere Formen von Keramik durch eine Schneidwirkung geformt oder gesäubert werden.

Die keramische Schweißung ist eine besonders wichtige Art von Verfahren, die in die Erfindung fallen. Sie wird in weitem Umfang zur Reparatur von Ofenauskleidungen in situ angewandt und hat den Vorteil, daß dauerhafte feuerfeste Abscheidungen bei hohen Temperaturen der Auskleidung gebildet werden können. Demgemäß können die Reparaturen durchgeführt werden entweder ohne Unterbrechung des Ofenbetriebes oder bei verhältnismäßig kurzzeitiger Unterbrechung des Betriebes je nach der Art des Ofens und der Stelle im Ofen, wo die Reparatur erforderlich ist.

Das Gebiet der Bildung feuerfester Massen durch die keramische Schweißung ist Gegenstand vielfacher Forschungs- und Entwicklungsarbeit innerhalb der letzten zwei Dekaden im Hinblick zur Erzielung noch höherer Qualität und Zuverlässigkeit der gebildeten feuerfesten Abscheidungen und im Hinblick der Anwendung der Schweißtechnik zur Schweißung vieler verschiedener Arten von feuerfesten Zusammensetzungen und um sie mit einer zunehmenden Vielzahl von Betriebsparametern vereinbar zu machen.

Eine besonders bedeutsame Entwicklung welche die Geburt des keramischen Schweißens als durchführbaren industriellen Prozeß bedeutete, war die Wichtigkeit der Verwendung oxidierbarer Teilchen von außerordentlich geringer Durchschnittsteilchengröße. Verfahren aufgrund dieser Entwicklung sind in der GB-PS 13 30 894 gezeigt.

Die diesbezügliche Forschung und Entwicklung befaßte sich zum Teil mit der Aufrechterhaltung einer kontinuierlichen Zufuhr von Schweißpulver in einem Gasstrom. Die Erzielung einer beständig zuverlässigen Zufuhr von teilchenförmigem Material mit der erforderlichen Zufuhrgeschwindigkeit zieht verschiedene Probleme nach sich. Verschiedene Maßnahmen zur Lösung dieser Probleme wurden vorgeschlagen, z.B. in den GB-PSen 21 73 715 und 21 03 959.

Die Handhabung sehr feiner, leicht oxidierbarer Teilchen, z.B. Teilchen von Silizium oder Aluminium, die am häufigsten als feste Brennstoffbestandteile von keramischen Schweiß- oder Bearbeitungspulvern verwendet werden, zieht gewisse Gefahren nach sich. Zum Beispiel kann vorzeitige Entzündung oder Explosion als Ergebnis lokaler Überhitzung oder elektrischer Entladungen aufgrund von Reibung in einer Teilchenzufuhrleitung auftreten.

Bei keramischen Reparaturverfahren ergibt sich häufig die Notwendigkeit für rasche Arbeit. Dies erfordert eine hohe Teilchenzufuhrgeschwindigkeit und hohe Konzentration an Sauerstoff an der Reaktionszone. Bei zunehmender Geschwindigkeit der Teilchenzufuhr und der Sauerstoffkonzentrationen nehmen jedoch diese Gefahren ebenfalls zu. Sehr gefährliche Bedingungen können auftreten, wenn man versucht, eine hohe Zufuhrgeschwindigkeit an leicht oxidierbaren Teilchen direkt in einem sauerstoffreichen Gasstrom zu erreichen. Die Gefahr der vorzeitigen Entzündung an der Stelle, wo die Teilchen auf den sauerstoffreichen Gasstrom treffen, kann mechanischen Kräften zugeschrieben werden.

Bei einem Teilchenzufuhrsystem für ein zu entwickelndes keramisches Reparaturverfahren ist es wichtig, die Gefahr solcher Unfälle zu vermindern, die auftreten, wo die Teilchen vom Pulvervorrat in einen Mitschleppgasstrom transportiert werden.

Um zufällige Gefahren zu vermeiden, wurde vorgeschlagen, die Verwendung von sauerstoffreichem Gas für das Mitschleppen von oxidierbaren Teilchen von einem Vorrat zu einer Schweißlanze zu vermeiden und Sauerstoff der Schweißlanze über eine getrennte Zufuhrleitung zuzuführen (z.B. GB-PS 20 35 524 und 21 80 047). Bei diesen Vorschlägen wird Luft und/oder Inertgas zum Mitschleppen der Teilchen vom Vorrat benutzt. Ein Nachteil dieser Vorschläge ist die Tatsache, daß für eine gegebene Teilchenzufuhrgeschwindigkeit die Sauerstoffkonzentration an der Reaktionszone umso geringer ist, je größer die Volumenfließgeschwindigkeit des zum Mitschleppen der Teilchen vom Vorrat benutzten Gases ist. Wenn man daher solche vorgeschlagenen Zufuhrsysteme wählt, erzielt man keine hohen Zufuhrgeschwindigkeiten von Teilchen und Volumengeschwindigkeiten der Bildung der feuerfesten Abscheidung. Es besteht aber auf dem Gebiet der Ofenreparaturarbeit ein wesentlicher Bedarf für die Verminderung der Zeit, die erforderlich ist, um diese Arbeit zu beenden, und dieser Bedarf kann nicht befriedigt werden, wenn man diese früher vorgeschlagenen Zufuhrsysteme benutzt.

Die vorliegende Erfindung soll ein Teilchenzufuhrsystem bereitstellen, das die Aufrechterhaltung einer zuverlässigen und gut kontrollierten Zufuhr von Teilchen in ein Schleppgas ermöglicht und das zur Zufuhr verhältnismäßig großer Mengen an oxidierbaren Teilchen pro Zeiteinheit in einen sauerstoffreichen Gasstrom ohne oder mit verhältnismäßig geringer Gefahr der vorzeitigen Entzündung benutzt werden kann.

Gemäß der Erfindung besteht ein Verfahren zur Reparatur eines feuerfesten Körpers, bei dem verbrennbare Teilchen in einem mit Sauerstoff angereicherten Trägergas gegen diesen Körper geschleudert werden, um die Oxidation der verbrennbaren Teilchen in einer Reaktionszone angrenzend an den Körper zu bewirken und dadurch die Hitze zu erzeugen, die zur Bearbeitung eines solchen Körpers oder zur Bildung einer feuerfesten Schweißmasse darauf erforderlich ist, darin, daß die verbrennbaren Teilchen in ein erstes Gas eingeführt werden und daß ein sauerstoffreiches Gas durch eine Mitschleppzone gepreßt wird, in welcher es einen Saugeffekt bewirkt, wodurch ein Fluß von verbrennbaren Teilchen und erstem Gas in die Mitschleppzone induziert wird und der induzierte Fluß von verbrennbaren Teilchen und erstem Gas mit dem sauerstoffreichen Gas zu der Reaktionszone getragen wird.

Es wurde gefunden, daß es durch die Wahl des Teilcheneinführungssystems der vorliegenden Erfindung möglich ist, eine hohe Zufuhrgeschwindigkeit von verbrennbaren Teilchen in einen sauerstoffreichen Trägerstrom bei verminderter Gefahr von Problemen zu erzielen, die mit früheren Systemen verbunden sind.

Die Erfindung ist somit bemerkenswert wirksam beim Ausgleich der zwei Erfordernisse von hoher Arbeitsgeschwindigkeit und hohem Sicherheitsstandard. Es wurde gefunden, daß durch die Einführung der Teilchen in ein sauerstoffreiches Gas, nachdem sie in ein erstes Gas eingeführt wurden, es möglich ist, einen hohen Grad an Ansaugung von Teilchen in den Strom zu erzielen. Überdies ist die Ansauggeschwindigkeit eine stetige Geschwindigkeit. Probleme, die durch Veränderungen der Teilchenzufuhr bewirkt werden, die bisher bei der Zufuhr der Teilchen als freifließende feste Massen entstanden sind, werden vermindert. Dies bedeutet auch, daß das mitbrennende Trägergas während der ganzen Arbeit auf eine erhöhte teilchenführende Kapazität beladen werden kann, was eine erhöhte Abscheidung von feuerfester Masse auf der gewünschten Oberfläche ergibt. Gleichzeitig wird durch den Kontakt der Teilchen mit einem ersten Gas die Gefahr des Zurückschlagens oder der vorzeitigen Entzündung stark vermindert.

Die vorliegende Erfindung vermeidet auch das direkte Auftreffen von Teilchen mit hoher Geschwindigkeit auf die Sauerstoffmoleküle. Dies dürfte ein weiterer Grund für die verbesserte Sicherheit des vorliegenden Verfahrens und der vorliegenden Apparatur sein. Es scheint, daß das mitgeschleppte erste Gas anfänglich eine Gashülle oder Sperre zwischen dem sauerstoffreichen Gas hoher Geschwindigkeit und den Wänden der Auslaßleitung bilden kann. Die eingeführten Teilchen kommen zusammen mit dem ersten Gas allmählich in Kontakt mit dem sauerstoffreichen Gas, während sie sich der Reaktionszone zubewegen. Somit ergibt sich ein allmählich steigender Kontakt mit dem sauerstoffreichen Gas, was die Gefahr der vorzeitigen Verbrennung vermindert.

Verglichen mit früheren Vorschlägen zum Mitschleppen der Teilchen in einem verhältnismäßig inerten Gas gestattet die erfindungsgemäße Verwendung eines sauerstoffreichen Gases zum Mitschleppen der Teilchen die Minimierung des relativen Volumens an inertem Gas, was wiederum die Zufuhr einer hochgradig wirksamen Mischung von Teilchen und sauerstoffreichem Gas zur Reparaturstelle gestattet.

Ein möglicher Grund für den Erfolg der Erfindung, um ihre Ziele zu erreichen, kann darin liegen, daß das erste Gas eine Gasdeckschicht um die Teilchenoberflächen bildet, die auch als Schmiermittel betrachtet werden kann. Dies gewährleistet, daß die Teilchen, wenn sie in Kontakt mit dem ansaugenden sauerstoffreichen Gasstrom kommen, gegen nachteilige Reibungs- oder Abriebwirkungen, wie Aufeinanderprallen aufeinander oder auf die Seiten der Einrichtung, geschützt sind, was sonst örtliches Erhitzen oder elektrische Ladungen bewirken könnte, welche die vorzeitige Anregung der Verbrennung bewirken können.

Wenn auch die günstigen Wirkungen der Erfindung besonders ausgeprägt bei hohen spezifischen Fließgeschwindigkeiten sind, d.h. bei hohen Zufuhrgeschwindigkeiten von Teilchen und Trägergas, werden auch wertvolle günstige Wirkungen bei geringeren spezifischen Zufuhrgeschwindigkeiten erzielt. Hohe spezifische Fließgeschwindigkeiten können in Zufuhrleitungen von verschiedenen Durchmessern erzielt werden.

Für zweckmäßiges Arbeiten ist es im allgemeinen bevorzugt, daß feuerfeste Teilchen, z.B. beim keramischen Schweißen, auch in das erste Gas eingeführt werden. Die feuerfesten Teilchen werden somit in ähnlicher Weise mit dem ersten Gas in Kontakt gebracht und in die Mitschleppzone gesaugt.

Es ist vorteilhaft, die Fließgeschwindigkeit des ersten Gases so gering wie möglich zu halten, soweit sich dies mit der Erzielung der erforderlichen Teilchenzufuhrgeschwindigkeit vereinbaren läßt. Dies unterstützt, daß die Teilchen und das erste Gas eher in das sauerstoffreiche Gas eingesaugt statt eingedrückt werden. Es ist besonders wichtig, daß das Verhältnis von erstem Gas zu Teilchen nicht ausreicht, um eine Wirbelbettbildung der Teilchen im ersten Gas zu erzielen. Eine bevorzugte Art, um das erforderliche relative Fließverhältnis zu erzielen besteht darin, den Strom von erstem Gas und Teilchen in Abwärtsrichtung in die Mitschleppzone einzuführen und dadurch die Schwerkraftwirkung zu benutzen, um eine hohe Teilchenfließgeschwindigkeit zu gewährleisten.

Ein weiteres bevorzugtes Merkmal, um induzierten statt forcierten Teilchenfluß zu erzielen, besteht darin, zu gewährleisten, daß der Druck des ersten Gases nicht größer als Atmosphärendruck ist.

Das Mittel, um das sauerstoffreiche Gas in die Mitschleppzone einzudrücken, ist vorzugsweise eine Einspritzdüse, die besonders zweckmäßig in Ausrichtung mit dem vereinigten Auslaßstrom von Teilchen, erstem Gas und diesem sauerstoffreichen Gas aus der Mitschleppzone ist. Es gestattet eine hohe Geschwindigkeitsübertragung von sauerstoffreichem Gas durch die Mitschleppzone und begünstigt daher deren Saugeffekt. Ihre Fließrichtung durch die Mitschleppzone relativ zum ersten Gas und den Teilchen sollte so gewählt werden, daß die Ansaugung begünstigt wird, wobei die bevorzugte Flußrichtung praktisch horizontal ist.

Der Ausdruck "sauerstoffreich" bedeutet hier bezüglich des Sauggases ein Gas, das mehr Sauerstoff enthält als dies bei Luft der Fall ist. Im allgemeinen sollte es vorzugsweise wenigstens 60 Vol.-% Sauerstoff und am meisten bevorzugt wenigstens 75 Vol.-% Sauerstoff enhalten. Die Verwendung von praktisch reinem Sauerstoff ist sowohl zulässig als auch zweckmäßig, immer im Hinblick auf die geeigneten Sicherheitsmaßnahmen, da seine Verwendung einen sehr hohen Anteil an Sauerstoff in dem Gas liefert, welches die Reaktionszone erreicht.

Der Druck, bei welchem das sauerstoffreiche Gas eingespritzt wird, liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 10 bar.

Obwohl die Zugabe von Teilchen und erstem Gas zum sauerstoffreichen Gas in der Mitschleppzone erfolgt, erfolgen das volle Mischen der verschiedenen Gase und Teilchen nicht notwendigerweise an dieser Stelle. Gewöhnlicher setzt sich das Mischen der verschiedenen Komponenten in den Leitungen fort, die von der Mitschleppzone zur Reaktionszone führen, was der Reaktionszone eine vollständig gemischte Zufuhr liefert.

Das erste Gas ist vorzugsweise inert oder verhältnismäßig inert, d.h. jeder vorhandene Sauerstoff beträgt weniger als 18 Vol.-% des ersten Gases. Beispiele von inerten oder verhältnismäßig inerten Gasen sind Stickstoff und Kohlendioxid oder Gemische von diesen, möglicherweise mit anderen Gasen. Ein Gemisch von Luft und Stickstoff wird im allgemeinen bevorzugt. Da es das erste Gas ist, welches den ersten Kontakt mit den Teilchen hat, gewährleistet das Vorliegen von inertem oder verhältnismäßig inertem Gas an dieser Stelle die Verhinderung von vorzeitigem Verbrennen stromaufwärts von der Mitschleppzone. Das inerte oder verhältnismäßig inerte Gas verdünnt aber auch den Sauerstoffgehalt des Trägergases, welches die Reaktionszone erreicht und sollte demgemäß im ersten Gas oder sauerstoffreichen Gas nicht in einer solchen Menge vorliegen, daß es den gesamten Sauerstoffgehalt auf unterhalb den Bereich drückt, der erforderlich ist, um die Verbrennung in der Reaktionszone herbeizuführen. In entsprechender Weise schützt das Vorliegen des ersten Gases neu mitgeschleppte Teilchen, wenn sie mit den Wänden der Vorrichtung zusammenprallen und verhindert dadurch Sicherheitsrisiken durch örtliche Hitzeerzeugung oder elektrische Aufladung an diesen Stellen.

Je nach den Verbrennungserfordernissen und der Notwendigkeit, die relativen Gasvolumina und -geschwindigkeiten an der Stelle des Mischens derart aufrechtzuerhalten, daß die gewünschte Ansaugung erzielt wird, können verschiedene andere Zugaben zu den Gasen gemacht werden. Die vereinigten Ströme können auch mit Sauerstoff stromabwärts von der Mischstelle angereichert werden. Solche Zusätze sind günstig, da man einen weiten Bereich der Steuerung für die Reparaturbedingungen erzielen kann. Tatsächlich ist die Verbesserung, die durch die Verwendung eines ersten Gases für die Teilchen erzielt wird, derart, daß es möglich ist, die Verwendung eines sauerstoffreichen Gases als erstes Gas in Betracht zu ziehen, vorausgesetzt, daß hinreichende Sicherheitsvorsichtsmaßnahmen im stromaufwärtigen Teil des Zufuhrsystems angewandt werden, wo dieses vorliegt.

Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auf eine Vorrichtung, die sich zur Verwendung bei der Durchführung des hier definierten Verfahrens eignet und liefert demgemäß eine Vorrichtung zur Reparatur eines feuerfesten Körpers, enthaltend Mittel zum Versprühen von verbrennbaren Teilchen in einem sauerstoffreichen Trägergas gegen einen solchen Körper, um Oxidation der verbrennbaren Teilchen in einer Reaktionszone angrenzend an den Körper und dadurch die Erzeugung der Hitze zu bewirken, die zur Bearbeitung eines solchen Körpers oder zur Bildung einer feuerfesten Schweißmasse darauf erforderlich ist, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Vorrichtung eine Einführungszone für die Zufuhr der verbrennbaren Teilchen in ein erstes Gas und eine Mitschleppzone enthält, die Eintrittsmittel für sauerstoffreiches Gas aufweist, das eine Saugwirkung erzeugt, wodurch ein Fluß der verbrennbaren Teilchen und des ersten Gases in die Mitschleppzone induziert wird und die induzierten verbrennbaren Teilchen und das erste Gas mit dem sauerstoffreichen Gas durch eine Leitung geführt werden, welche zu dieser Reaktionszone führt.

Die Vorrichtung umfaßt vorzugsweise einen Einfülltrichter, um die Teilchen aufzunehmen und Zufuhrmittel, um die Teilchen in die Einführungszone zu leiten, von wo sie der Mitschleppzone mitgeführt werden. Der Trichter ist vorzugsweise senkrecht über dem Förderer angeordnet. Mittel, um den Trichter abzudichten und dadurch einen positiven Druck über den Teilchen aufrechtzuerhalten, können ebenfalls zweckmäßig vorhanden sein.

Die Zufuhrmittel können z.B. eine Dosiervorrichtung sein, die mit einer rotierenden Scheibe ausgerüstet ist, die Abschabblätter hat, um einen gleichmäßigen Teilchenfluß zu begünstigen. Die bevorzugte Zufuhrvorrichtung ist ein Schraubenförderer, wobei der Einlaß und der Auslaß für die Teilchen in den und aus dem Schraubenförderer vorzugsweise in genügendem Abstand voneinander angeordnet sind, um einen praktisch gleichmäßigen Teilchenfluß in der Einführzone zu gewährleisten. Der Schraubenförderer wird vorzugsweise durch einen Motor mit variabler Geschwindigkeit angetrieben, so daß man eine zusätzliche Kontrolle über die Betriebsbedingungen hat, insbesondere über das Teilchen: Gas Verhältnis im ersten Gas und im mitverbrennenden Trägergas.

Die Einführzone ist vorzugsweise eine zylindrische senkrechte Kammer, wobei die Mitschleppzone den untersten Teil derselben bildet. Die Zufuhrmittel führen vorzugsweise in die Seitenwand der Kammer oberhalb der Mitschleppzone. Der Einlaß oder die Einlässe für das erste Gas in die Kammer ist oder sind vorzugsweise am oder nahe dem oberen Ende, so daß das erste Gas senkrecht nach unten durch die Kammer geht. Vorzugsweise ist wenigstens eine Sicherheitsvorrichtung in die Kammer oder in eine daran befestigte Leitung eingebaut, so daß man jeden Rückschlagdruck aufhebt, der vom Zurückschlagen der Verbrennung oder jeder anderen vorzeitigen Verbrennung herrühren könnte. Ein geeignetes Beispiel einer Sicherheitsvorrichtung ist eine Berstscheibe, die bei einem definierten Druck bricht. Ein anderes Beispiel ist eine Funkenauffangkammer, die jede Reaktion zu einer sicheren Ablaßstelle führt.

Eine Leitung führt von der Mitschleppzone, vorzugsweise direkt ausgerichtet mit den Einführungsmitteln für das sauerstoffreiche Gas, um die Teilchen plus das Gasgemisch der Lanze zuzuführen. Zusätzliche Einlässe können erforderlichenfalls in diese Leitung einbezogen werden für die Einführung von weiterem Gas, insbesondere von weiterem Sauerstoff.

Wenigstens eine Führung für die Teilchen und das erste Gas, z.B. in Form eines kegelstumpfförmigen Gliedes, ist vorzugsweise in die Einführungszone einbezogen, um die Teilchen und das erste Gas dem sauerstoffreichen Gas zuzuführen. Die Führung ist wünschenswert so angeordnet, daß sie die Teilchen zu Stellen führt, an denen sie am wirksamsten durch das sauerstoffreiche Gas mitgesaugt werden.

Andere Faktoren zur Erzielung des Saugeffektes sind die Geschwindigkeit oder der Fluß des sauerstoffreichen Stroms, die Form der Einlaßdüse für den sauerstoffreichen Strom und die Abmessungen und die Lage der Einlaßdüse relativ zu der Auslaßöffnung.

Die Saugwirkung kann in einigen Fällen eine unzulässige Druckverminderung in der Einführzone bewirken, wodurch der Fluß von Teilchen und erstem Gas zum sauerstoffreichen Gas auf unterhalb dem gewünschten Grad vermindert wird. Um diese Möglichkeit zu vermeiden, kann die Einführzone mit einer Öffnung zur Atmosphäre versehen sein, wodurch man gewährleistet, daß der Druck in der Einführzone nicht wesentlich unter einen zufriedenstellenden Druck fällt. Die Öffnung bietet somit eine brauchbare selbstregulierende Wirkung für das Mitschleppen.

Die von der Mitschleppzone zur Reaktionszone führende Leitung umfaßt vorzugsweise einen divergierenden Abschnitt. Dieser Abschnitt unterstützt die wirksame Vereinigung und das Mischen der Teilchen und der Gase stromabwärts von der Mitschleppzone und gewährleistet somit, daß die Komponenten gründlich gemischt sind, bevor sie die Reaktionszone erreichen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist nachfolgend mehr ins einzelne unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Darin bedeuten:

Fig. 1 eine schematische Ansicht (nicht maßstabsgerecht) einer keramischen Schweißeinheit gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des Zufuhrabschnittes für Teilchen und Gas der in Fig. 1 gezeigten Einheit.

Die Einheit umfaßt einen Einfülltrichter 1 für einen Schneckenförderer 2, der durch einen Motor mit variabler Geschwindigkeit (nicht gezeigt) angetrieben ist und führt zu einer Einführkammer 3. Ein Beschickungseinlaß 4 ist in der Kammer 3 vorgesehen, um ein erstes Gas zuzuführen. Eine Einspritzdüse 5 für ein sauerstoffreiches Gas führt in eine Mitschleppzone 6 am unteren Ende der Kammer 3. Eine Auslaßleitung 9 führt von der Mitschleppzone 6 zu einer Sprühlanze 21. Im oberen Teil der Kammer 3 ist eine Leitung 7 mit einer Berstscheibe 8 vorgesehen, die einen definierten Berstdruck hat. Eine Führungsplatte 11 in Form eines nach unten zusammenführenden konischen Abschnittes ist in der Kammer 3 gerade über der Mitschleppzone 6 angeordnet. Die Auslaßleitung 9 umfaßt einen divergierenden oder sich erweiternden Abschnitt 12, um das Mischen der Teilchen und der Gase zu erleichtern, welche die Mitschleppzone 6 verlassen, und hat einen weiteren Einlaß 14 am hinteren Ende der Lanze 21, um weiteren Sauerstoff oder ein anderes Gas durch das Ventil 20 einführen zu können.

Auch ein Manometer 10 ist im oberen Teil der Kammer 3 angeordnet, um jede abnormale Druckänderung feststellen zu können.

Die Lanze 21 ist von einem Wassermantel 15 umschlossen, der Wassereinlaß- und -auslaßöffnungen 16 bzw. 17 hat.

Im Betrieb wird ein Gemisch von zu versprühenden Teilchen dem Trichter 1 zugeführt und durch die Schnecke 2 zur Kammer 3 und dann gegen die Mitschleppzone 6 befördert. Ein Sauerstoffstrom unter Druck wird in die Mitschleppzone 6 durch die Düse 5 eingeblasen und zieht Teilchen und erstes Gas von der Kammer 3 mit sich. Die Teilchen gelangen somit in die Mitschleppzone unter der vereinigten Wirkung von Schwerkraft und Saugwirkung, die durch den Sauerstoffstrom bewirkt ist. Der so bewirkte vereinigte Strom von Gas und Teilchen wird der Lanze zugeführt.

Typische Abmessungen innerhalb des Zufuhrabschnittes sind ein Durchmesser von 100 mm für die Kontaktzone 3, ein Innendurchmesser von 10 mm für die Düse für sauerstoffreiches Gas und ein Innendurchmesser von 30 mm, der sich auf 50 mm erweitert, für den Auslaß von der Mitschleppzone.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

BEISPIEL 1

Um die Abnutzung von Ofenwandblöcken (22 in Fig. 1) aus elektrogegossenem CORHART ZAC (Warenzeichen), hergestellt aus Zirkonoxid, Aluminiumoxid und Siliziumdioxid, auszugleichen, wurde ein Überzug auf der Wand gebildet, die sich auf einer Temperatur von etwa 1200°C befand, indem ein Teilchengemisch abgeschieden wurde, das in einem Trägergas durch eine Lanze zugeführt wurde. Das Teilchengemisch bestand aus 35 Gew.-% Zirkonoxid und 53 Gew.-% Aluminiumoxid in Mischung mit Silizium und Aluminium, wobei der Siliziumgehalt des Gemisches 8% und der Aluminiumgehalt 4% waren.

Die Aluminiumoxid- und Zirkonoxidteilchen hatten eine Korngröße zwischen 50 µm und 500 µm und die Teilchen von Silizium und Aluminium hatten jeweils eine Durchschnittskorngröße unterhalb 10 µm, wobei das Silizium eine spezifische Oberfläche von 4000 cm²/g und das Aluminium eine spezifische Oberfläche von 6000 cm²/g hatten.

Das Teilchengemisch wurde in den Trichter 1 eingeführt, von wo es der Kammer 3 durch die Schnecke 2 zugeführt wurde. Die Rotationsgeschwindigkeit der Schnecke 2 wurde so gewählt, daß 600 kg/h Teilchen zugeführt wurden. Stickstoff wurde durch den Einlaß 4 als erstes Gas mit 43 Nm³/h zugeführt. Die Teilchen wurden in dem so erzeugten Stickstoffstrom befördert und gelangten zur Mitschleppzone 6. Durch den Injektor 5 wurde Sauerstoff in einer Menge von 280 Nm³/h unter einem Relativdruck von 7,2 bar eingeführt. Der Stickstoff und die Teilchen wurden mit dem Sauerstoff durch die Saugwirkung des Sauerstoffstromes gemischt.

Bei diesem speziellen Beispiel fehlte die Berstscheibe 8, und die Leitung 7 hatte daher einen freien Auslaß an die Luft. Es wurde festgestellt, daß ein Durchschnitt von 102 Nm³/h an Luft mit Atmosphärendruck auf diese Weise zugeführt wurde.

Zusätzlicher Sauerstoff für die Lanze 21 wurde durch einen weiteren Einlaßpunkt (in der Zeichnung nicht gezeigt) in einer Menge von 280 Nm³/h mit einem Relativdruck von 8,1 bar zugeführt. Der weitere Einlaßpunkt befand sich am hinteren Ende der Lanze. Die Lanze war vom Teleskoptyp mit einer Länge von 12 m nach vollständigem Ausziehen und war auf einem selbst angetriebenen Wagen (nicht gezeigt) befestigt, der korrekt ausgerichtet werden konnte, um die Reparatur einer Ofenwandung 22 durchzuführen.

Die Einführung von Teilchen in das erste Gas und dessen inniges Vermischen und der wirksame Transport mit dem Sauerstoff ergaben eine ausgezeichnete Beständigkeit der Verbrennung und führten zur Bildung einer feuerfesten Masse von hoher Qualität mit einer sehr hohen Abscheidungsgeschwindigkeit an der Ofenwand 22 und sehr geringer Gefahr der Verbrennung innerhalb der Zuleitung.

BEISPIEL 2

Für die Reparatur von Sprüngen in einer Ofenwand, die aus Blöcken aus Siliziumdioxid, vor allem in der Tridymitform, bestand, wurde ein Teilchengemisch verwendet, das aus 87% Siliziumdioxid, 12% Silizium und 1% Aluminium (Gew.-%) bestand. Das verwendete Siliziumdioxid bestand aus 3 Teilen Cristobalit und 2 Teilen Tridymit (Gew.-Teile) mit Korngrößen zwischen 100 µm und 2 mm. Die Silizium- und Aluminiumteilchen hatten jeweils eine durchschnittliche Teilchengröße unterhalb 10 µm, wobei das Silizium eine spezifische Oberfläche von 4000 cm²/g und das Aluminium von 6000 cm²/g hatte. Die Reparatur wurde durchgeführt, während die Ofenwand eine Temperatur von etwa 1150°C hatte. In gleicher Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Teilchengemisch in den Trichter 1 eingeführt, von wo es der Einführkammer 3 durch den Schneckenförderer 2 zugeführt wurde. Die Rotationsgeschwindigkeit der Schnecke wurde so gewählt, daß eine Teilchenmenge von 600 kg/h geliefert wurde. In diesem Beispiel war jedoch die Berstscheibe 8 an Ort und Stelle, um den Eintritt von freier Luft durch die Leitung 7 zu verhindern, während gleichzeitig ein Sicherheitsventil im Falle einer Innenexplosion gewährleistet war. Der Trichter war entsprechend hermetisch abgedichtet und wurde mittels einer Gaszufuhr unter Druck gehalten. Wegen seiner örtlichen Verfügbarkeit wurde Stickstoff als dieses Gas gewählt. Der Trichter 1 wurde unter einem relativen Druck von 2 bar gehalten.

In diesem Beispiel wurde Stickstoff durch den Einlaß 4 in einer Menge von 125 Nm³/h eingeführt. Wie in Beispiel 1 lieferte der Injektor 5 der Mitschleppzone 6 Sauerstoff in einer Menge von 280 Nm³/h und bei einem relativen Druck von 7,2 bar.

Zusätzlicher Sauerstoff wurde ebenfalls am hinteren Ende der Lanze in einer Menge von 280 Nm³/h und bei einem Relativdruck von 8,1 bar zugeführt. Es wurden wieder ausgezeichnete Ergebnisse bezüglich Qualität und Beschichtungsgeschwindigkeit erzielt.

BEISPIEL 3

Um die Wände (aus basischen feuerfesten Blöcken) einer Gießpfanne für geschmolzenes Metall zu reparieren, die hohen Abnutzungsgraden ausgesetzt war, wurde an den Wänden bei einer Temperatur von 1000°C ein Teilchengemisch abgeschieden, das aus 92% Magnesiumoxid, 4% Silizium und 4% Aluminium (Gew.-%) bestand, und in einem Trägergas durch eine Lanze zugeführt wurde.

Das Magnesiumoxid hatte eine Teilchengröße im Bereich von 100 µm bis 2 mm. Die Silizium- und Aluminiumteilchen hatten jeweils eine durchschnittliche Teilchengröße unterhalb 10 µm, wobei das Silizium eine spezifische Oberfläche von 4000 cm²/g und das Aluminium eine spezifische Oberfläche von 6000 cm²/g hatte. Dieses Gemisch wurde in die Kammer 3 in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 eingeführt mit der Ausnahme, daß die Rotationsgeschwindigkeit des Schneckenförderers 2 so gewählt wurde, daß er 1000 kg/h lieferte. Das erste Gas bestand aus Stickstoff, das in einer Menge von 140 Nm³/h zugeführt wurde. Der Injektor 5 lieferte 140 Nm³/h an Sauerstoff bei einem relativen Druck von 6,4 bar. Wie in Beispiel 2 verschloß eine Berstscheibe 8 die Leitung 7, und der Trichter 1 wurde unter einem Druck von 1,5 bar Stickstoff gehalten.

Zusätzlicher Sauerstoff wurde in die Zufuhrleitung am hinteren Ende der Lanze in einer Menge von 140 Nm³/h eingeführt.

Der so gebildete Überzug verblieb für 20 aufeinanderfolgende Schmelzen des Metalles an seinem Platz, und es erwies sich als leicht möglich, die Reparatur innerhalb der Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schmelzen durchzuführen.

Bei einer Abänderung dieses Beispieles wurde der Sauerstofffluß zur Mitschleppzone erhöht und die Sauerstoffzugabe zur Lanze weggelassen.

Claims (40)

1. Verfahren zur Reparatur eines feuerfesten Körpers, wobei verbrennbare Teilchen in einem sauerstoffreichen Trägergas gegen diesen Körper geschleudert werden, um die Oxidation der verbrennbaren Teilchen in einer Reaktionszone angrenzend an den Körper zu bewirken und dadurch die Hitze zu erzeugen, die zur Bearbeitung eines solchen Körpers oder zur Bildung einer feuerfesten Schweißmasse darauf erforderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die verbrennbaren Teilchen in ein erstes Gas eingeführt werden und daß ein sauerstoffreiches Gas durch eine Mitschleppzone gepreßt wird, in welcher es einen Saugeffekt bewirkt, wodurch ein Strom von verbrennbaren Teilchen und erstem Gas in die Mitschleppzone induziert wird und der induzierte Strom von verbrennbaren Teilchen und erstem Gas mit dem sauerstoffreichen Gas zu der Reaktionszone getragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch feuerfeste Teilchen in das erste Gas eingeführt werden, so daß sowohl feuerfeste als auch verbrennbare Teilchen diesen induzierten Strom von erstem Gas in die Mitschleppzone begleiten.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des ersten Gases so gering ist, wie dies mit der Erzielung der erforderlichen Teilchenzufuhrgeschwindigkeit in Übereinstimmung zu bringen ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der induzierte Strom von erstem Gas nach unten in die Mitschleppzone gerichtet ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des ersten Gases nicht größer als Atmosphärendruck ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gas 0 bis 18 Vol.-% Sauerstoff enthält.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des ersten Gases Stickstoff oder Kohlendioxid ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gas ein Gemisch von Stickstoff und Luft ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gas sich vor dem Ansaugen bei einem Druck im Bereich von 1 bis 10 bar befindet.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt des sauerstoffreichen Gases größer als 60 Vol.-% ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt des sauerstoffreichen Gases größer als 75 Vol.-% ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffreiche Gas praktisch reiner Sauerstoff ist.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung des sauerstoffreichen Gases durch die Mitschleppzone praktisch horizontal ist.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffreiche Gas der Mitschleppzone bei einem Druck im Bereich von 1 bis 10 bar zugeführt wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffreiche Gas in die Mitschleppzone durch eine Einspritzdüse eingeführt wird.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlicher Sauerstoff oder zusätzliches sauerstoffreiches Gas stromabwärts von der Mitschleppzone eingeführt wird.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen in das erste Gas durch einen Förderer eingeführt werden, der von einem Einfülltrichter kommt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer ein Schraubenförderer ist.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen im Einfülltrichter sich unter einem postiven Druck befinden.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen und das erste Gas durch eine Führung oder mehrere Führungen zur Mitschleppzone gerichtet werden.

21. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 20 zur keramischen Schweißung.

22. Vorrichtung zur Reparatur eines feuerfesten Körpers, enthaltend Mittel zum Versprühen von verbrennbaren Teilchen in einem sauerstoffreichen Trägergas gegen einen solchen Körper, um Oxidation der verbrennbaren Teilchen in einer Reaktionszone angrenzend an den Körper und dadurch die Erzeugung der Hitze zu bewirken, die zur Bearbeitung eines solchen Körpers oder zur Bildung einer feuerfesten Schweißmasse darauf erforderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Einführungszone für die Zufuhr der verbrennbaren Teilchen in ein erstes Gas und eine Mitschleppzone enthält, die Eintrittsmittel für sauerstoffreiches Gas aufweist, das eine Saugwirkung erzeugt, wodurch ein Strom der verbrennbaren Teilchen und des ersten Gases in die Mitschleppzone induziert wird und die induzierten verbrennbaren Teilchen und das erste Gas mit dem sauerstoffreichen Gas durch eine Leitung geführt werden, welche zu dieser Reaktionszone führt.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Einfülltrichter für die in das erste Gas einzuführenden Teilchen aufweist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfülltrichter mit Gasdichtungsmitteln versehen ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Förderer aufweist, um die Teilchen zur Einführungszone zu führen.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer ein Schraubenförderer ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenförderer einen Teilcheneinlaß und einen Teilchenauslaß aufweist, die in hinreichendem Abstand voneinander angeordnet sind, um einen praktisch gleichmäßigen Fluß von Teilchen in die Einführungszone zu bewirken.

28. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer von einem Motor mit veränderlicher Geschwindigkeit angetrieben ist.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführungszone oberhalb der Mitschleppzone angeordnet ist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführungszone eine zylindrische senkrechte Kammer ist, bei der die Mitschleppzone den untersten Teil derselben bildet.

31. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer wenigstens eine Öffnung in ihrer Seitenwand über der Mitschleppzone hat und durch diese Öffnung oder Öffnungen verbrennbare Teilchen in die Einführzone eintreten.

32. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einlaß oder Einlässe für das erste Gas am oder nahe dem oberen Ende der Kammer vorgesehen ist bzw. sind.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führung in der Einführzone vorhanden ist, welche die Teilchen und das erste Gas zur Mitschleppzone richtet.

34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Einführmittel für das sauerstoffreiche Gas eine Düse ist.

35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintrittsmittel für das sauerstoffreiche Gas in praktisch horizontaler Richtung ausgerichtet ist.

36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintrittsmittel für das sauerstoffreiche Gas mit dem stromaufwärtigen Ende der Leitung ausgerichtet ist, die von der Mitschleppzone zur Reaktionszone führt.

37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführzone eine Berst-Sicherheitsscheibe enthält.

38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Reaktionszone führende Leitung einen divergierenden Abschnitt umfaßt.

39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführzone eine Öffnung zur Atmosphäre hat.

40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Gaseinlässe in der Leitung vorliegen, die von der Mitschleppzone zur Reaktionszone führt.