DE3924476C2 - 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 Bildung einer feuerfesten Schweißmassen 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 auf gebracht 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 1330894 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 2173715 und 2103959.

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 2035524 und 2180047). 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 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 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 Strom 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 sauerstoffreiche Trägergas während der ganzen Arbeit mit mehr Teilchen 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 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.

Die günstigen Wirkungen der Erfindung sind sowohl bei hohen als auch bei geringeren spezifischen Fließgeschwindigkeiten erzielbar.

Hohe spezifische Fließgeschwindigkeiten können in Zufuhrleitungen von verschiedenen Durchmessern erzielt werden.

Für zweckmäßiges Arbeiten ist es im allgemeinen bevorzugt, daß auch feuerfeste Teilchen, z. B. beim keramischen Schweißen, in das erste Gas eingeführt werden. Die feuerfesten Teilchen werden somit in die Mitschleppzone gesaugt.

Es ist vorteilhaft, daß die Strömungsgeschwindigkeit des ersten Gases so gering wie möglich ist, wie sich dies mit der Erzielung der erforderlichen Teilchenzufuhrgeschwindigkeit in Übereinstimmung bringen 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 induzierten Strom nach unten 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 in der Einführzone nicht größer als Atmosphärendruck ist.

Das Eintrittsmittel, um das sauerstoffreiche Gas in die Mitschleppzone einzudrücken, ist vorzugsweise eine Düse, die besonders zweckmäßig in Ausrichtung mit dem vereinigten Auslaßstrom von Teilchen, erstem Gas und diesem sauerstoffreichen Gas aus der Mitschleppzone ist. Dies gestattet eine hohe Geschwindigkeitsübertragung von sauerstoffreichem Gas durch die Mitschleppzone und begünstigt daher deren Saugeffekt. Seine Fließrichtung durch die Mitschleppzone relativ zum ersten Gas und den Teilchen sollte so gewählt werden, daß die Ansaugung begünstigt wird, wobei die bevorzugte Flußrichtung 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 enthalten. Die Verwendung von 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 eingeführt 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 Gasfund Teilchen nicht notwendigerweise an dieser Stelle. Gewöhnlich 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 bis 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 vereinigte 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 Durchführung des hier definierten Verfahrens eignet und liefert demgemäß eine Vorrichtung zur Reparatur eines feuerfesten Körpers, enthaltend Mittel, welche die verbrennbaren Teilchen in dem sauerstoffreichen Trägergas gegen den feuerfesten Körper schleudern, um Oxidation der verbrennbaren Teilchen in einer Reaktionszone angrenzend an den Körper und dadurch die Erzeugung der Hitze zu bewirken, die zur Bildung einer feuerfesten Schweißmasse darauf erforderlich ist, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Vorrichtung mindestens einen Einlaß für das erste Gas, eine Einführzone für die Zufuhr der verbrennbaren Teilchen in das erste Gas und eine Mitschleppzone enthält, die eine Saugwirkung erzeugende Eintrittsmittel für das sauerstoffreiche Gas aufweist, wodurch ein Fluß der verbrennbaren Teilchen und des ersten Gases in die Mitschleppzone induziert wird, sowie eine Leitung, die die Mitschleppzone mit den Mitteln verbindet, welche die verbrennbaren Teilchen in dem sauerstoffreichen Trägergas gegen den feuerfesten Körper schleudern.

Die Vorrichtung umfaßt vorzugsweise einen bevorzugt gasdruckdichten Einfülltrichter, um die Teilchen aufzunehmen und einen Förderer zwischen dem Einfülltrichter und der Einführzone, um die Teilchen in die Einführzone 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 Druck über den Teilchen aufrechtzuerhalten, können ebenfalls zweckmäßig vorhanden sein.

Der Förderer kann 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 hinreichenden Abstand voneinander angeordnet sind, um einen gleichmäßigen Teilchenfluß in der Einführzone zu bewirken. Der Schraubenförderer wird vorzugsweise durch einen Motor mit veränderlicher 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 oberhalb der Mitschleppzone angeordnet und liegt bevorzugt in einer zylindrischen, senkrechten Kammer, deren unterster Teil die Mitschleppzone bildet. Vorzugsweise ist über der Mitschleppzone in der Seitenwand der Kammer mindestens eine Öffnung zur Zufuhr der verbrennbaren Teilchen angeordnet.

Der Einlaß oder die Einlässe für das erste Gas in die Kammer ist oder sind vorzugsweise am oder nahe dem oberen Ende angeordnet, so daß das erste Gas senkrecht nach unten durch die Kammer strömt. 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 geeigntes 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.

Vorzugsweise ist das Eintrittsmittel auf das stromaufwärtige Ende der Leitung ausgerichtet, 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 der Einführzone vorhanden, welche die Teilchen und das erste Gas zur Mitschleppzone richtet. 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 Trägergases, die Form der Düse 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 des gewünschten Grads 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 Düse 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 Lanze 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 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 zur 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 Einführzone 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®, 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 Sauerstoffluß zur Mitschleppzone erhöht und die Sauerstoffzugabe zur Lanze weggelassen.

Claims (36)

1. Verfahren zur Reparatur eines feuerfesten Körpers, wobei verbrennbare Teilchen in einem sauerstoffreichen Trägergas gegen diesen Körper ge­ schleudert werden, um die Oxidation der verbrennbaren Teilchen in einer Reaktionszone angrenzend an den Körper zu bewirken und dadurch die Hitze zu erzeugen, die 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 (6) gepreßt wird, in welcher es einen Saugeffekt bewirkt, wodurch ein Strom von verbrennbaren Teilchen und erstem Gas in die Mitschleppzone (6) induziert wird und der induzierte Strom 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.

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 Überein­ stimmung zu bringen ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der induzierte Strom nach unten in die Mitschleppzone (6) gerichtet ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Druck des ersten Gases in der Einführzone (3) nicht größer als Atmosphärendruck ist.

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

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens ein Teil des ersten Gases Stickstoff oder Kohlen­ dioxid 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 gekenn­ zeichnet, daß der Sauerstoffgehalt des sauerstoffreichen Gases größer als 60 Vol.-% ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff­ gehalt des sauerstoffreichen Gases größer als 75 Vol.-% ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoff­ reiche Gas reiner Sauerstoff ist.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Strömungsrichtung des sauerstoffreichen Gases durch die Mitschleppzone (6) horizontal ist.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das sauerstoffreiche Gas der Mitschleppzone (6) bei einem Druck im Bereich von 1 bis 10 bar zugeführt wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zusätzlicher Sauerstoff oder zusätzliches sauerstoffreiches Gas stromabwärts von der Mitschleppzone (6) eingeführt wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Teilchen in das erste Gas durch einen Förderer (2) einge­ führt werden, der von einem Einfülltrichter (1) kommt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen im Einfülltrichter (1) sich unter Druck befinden.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Teilchen und das erste Gas durch eine oder mehrere Führungen (11) zur Mitschleppzone (6) gerichtet werden.

18. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 17 zur keramischen Schweißung.

19. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17, enthaltend Mittel (21), welche die verbrennbaren Teilchen in dem sauerstoffreichen Trägergas gegen den feuerfesten Körper (22) schleudern, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mindestens einen Einlass (4) für das erste Gas, eine Einführzone (3) für die Zufuhr der verbrennbaren Teilchen in das erste Gas und eine Mitschleppzone (6) enthält, die eine Saugwirkung erzeugende Eintrittsmittel (5) für das sauerstoffreiche Träger­ gas aufweist, sowie eine Leitung (9), die die Mitschleppzone (6) mit den Mitteln (21) verbindet.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen vorzugsweise gasdruckdichten Einfülltrichter (1) für die Teilchen aufweist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Förderer (2) zwischen dem Einfülltrichter (1) und der Einführzone (3) ent­ hält.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer (2) ein Schraubenförderer ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrau­ benförderer (2) einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, die in hinreichen­ dem Abstand voneinander angeordnet sind, um einen gleichmäßigen Fluß von Teilchen in die Einführzone (3) zu bewirken.

24. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer (2) von einem Motor mit veränderlicher Geschwindigkeit angetrie­ ben ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführzone (3) oberhalb der Mitschleppzone (6) angeordnet ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführzone (3) in einer zylindrischen, senkrechten Kammer liegt, deren unterster Teil die Mitschleppzone (6) bildet.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß über der Mitschleppzone (6) in der Seitenwand der Kammer mindestens eine Öff­ nung zur Zufuhr der verbrennbaren Teilchen angeordnet ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der minde­ stens eine Einlaß (4) am oder nahe dem oberen Ende der Kammer angeord­ net ist.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führung (11) in der Einführzone (3) vorhanden ist, welche die Teilchen und das erste Gas zur Mitschleppzone (6) richtet.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintrittsmittel (5) eine Düse ist.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintrittsmittel (5) horizontal ausgerichtet ist.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintrittsmittel (5) auf das stromaufwärtige Ende der Leitung (9) ausgerichtet ist.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführzone (3) eine Berst-Sicherheitsscheibe (8) enthält.

34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Reaktionszone führende Leitung (9) einen stromabwärts di­ vergierenden Abschnitt (12) umfaßt.

35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführzone (3) eine Öffnung zur Atmosphäre hat.

36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Gaseinlässe (14) in der Leitung (9) vorliegen.