DE4221480A1 - METHOD AND MIXTURE FOR FORMING A MATERIAL FIRE-RESISTANT MASS ON A SURFACE - Google Patents
METHOD AND MIXTURE FOR FORMING A MATERIAL FIRE-RESISTANT MASS ON A SURFACEInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen einer zusammenhängenden Feuerfest-Masse auf einer Oberfläche, bei dem gegen diese Oberfläche gleichzeitig mit Sauerstoff ein Gemisch aus Feuerfest-Teilchen und verbrennbaren Teil chen geschleudert wird, die in einer exothermen Weise mit dem ausgeschleuderten Sauerstoff durch Freisetzen von genügend Hitze zur Formung der vorerwähnten Feuerfest-Masse unter der Wirkung der Verbrennungshitze reagieren. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Teilchengemisch, das für ein Verfahren zum Formen einer zusammenhängenden Feuerfest-Masse auf einer Oberfläche bestimmt ist, indem das Gemisch und Sauerstoff gegen die Oberfläche geschleu dert werden, wobei das Gemisch Feuerfest-Teilchen und Teilchen einer verbrennbaren Substanz enthält, die zur exothermen Reaktion mit Sauerstoff zur Freisetzung von genügend Hitze geeignet sind, um unter der Wirkung der Verbrennungshitze die vorerwähnte Feuerfest-Masse zu formen.The invention relates to a method for molding a coherent refractory mass on a surface, at the same time with oxygen against this surface a mixture of refractory particles and combustible part which is thrown in an exothermic manner the ejected oxygen by releasing enough heat to form the aforementioned refractory mass react under the effect of combustion heat. The invention also relates to a particle mixture which for a method of forming a coherent one Refractory mass is determined on a surface by the mixture and oxygen floated against the surface dert, wherein the mixture refractory particles and Contains particles of a combustible substance, the exothermic reaction with oxygen to release enough heat are suitable to under the effect of Combustion heat the aforementioned refractory mass to form.
Wenn man in situ eine Feuerfest-Masse auf einer Oberfläche formen will, kann man zwischen zwei bekannten prinzipiel len Verfahren wählen.If you put in situ a refractory mass on a surface one can distinguish between two known principles len procedure.
Gemäß dem ersten dieser Verfahren, manchmal als sogenann tes "keramisches Schweißen" benannt, das in dem britischen Patent 13 30 894 (Glaverbel) und dem britischen Patent 21 70 191 erläutert ist, wird eine zusammenhängende Feuerfest-Masse auf einer Oberfläche durch Schleudern eines Gemisches aus Feuerfest-Teilchen und verbrennbaren Teilchen in der Gegenwart von Sauerstoff auf die Oberfläche geformt. Die verbrennbaren Teilchen sind Teilchen, deren Zusammensetzung und Granulometrie derart sind, daß sie in einer exothermen Weise mit dem Sauerstoff während der Formung eines Feuerfest-Oxids und während der Freisetzung der notwendigen Hitze zum Schmelzen, wenig stens oberflächlich, der ausgeschleuderten Feuerfest-Par tikel reagieren. Aluminium und Silicium sind Beispiele für solche verbrennbaren Substanzen. Es ist bekannt, daß Silicium streng genommen als ein Halbmetall klassifiziert werden muß, aber da Silicium, wie bestimmte Metalle, sich verhält (es ist dazu in der Lage, eine beträchtliche exotherme Oxidation bei der Formung eines Feuerfest-Oxids durchzumachen), werden diese verbrennbaren Elemente als sogenannte verbrennbare metallische Substanzen der Einfachheit halber bezeichnet. Im allgemeinen wird es empfohlen, das Schleudern der Partikel in der Gegenwart einer hohen Sauerstoffkonzentration, z. B. durch Einsatz von Sauerstoff mit handelsüblicher Qualität als ein Gasträger, durchzuführen. Auf diese Weise wird eine zusammenhängende Feuerfest-Masse geformt, die auf der Oberfläche, auf die die Partikel geschleudert werden, anhaftet. Aufgrund der sehr hohen Temperaturen, die die keramische Schweißungsreaktion erreichen kann, kann sie Schlacke durchdringen, die auf der Oberfläche der Feuerfest-Substanz, die behandelt wird, vorhanden sein kann, und sie kann die Oberfläche derart erweichen oder schmelzen, daß eine gute Verbindung zwischen der behandelten Oberfläche und der neu geformten Feuerfest-Masse hergestellt wird.According to the first of these methods, sometimes as so-called named "ceramic welding", which in the British Patent 13 30 894 (Glaverbel) and the British patent 21 70 191 is a coherent Refractory mass on a surface by flinging a mixture of refractory particles and combustible Particles in the presence of oxygen on the Shaped surface. The combustible particles are Particles, their composition and granulometry such are that they are in an exothermic way with the oxygen during the formation of a refractory oxide and during the Release the necessary heat to melt, little at least superficially, the ejected refractory par respond. Aluminum and silicon are examples for such combustible substances. It is known that Silicon, strictly speaking, classified as a semi-metal but silicon, like certain metals, has to be behaves (it is able to do a considerable exothermic oxidation during the formation of a refractory oxide to undergo), these combustible elements are called so-called combustible metallic substances of the For simplicity's sake. In general it will recommended the spinning of the particles in the presence a high oxygen concentration, eg. B. by use of commercially available quality oxygen as one Gas carrier to perform. That way, one becomes coherent refractory mass formed on the Surface to which the particles are thrown adheres. Due to the very high temperatures that the can achieve ceramic weld reaction, it can Slag penetrate on the surface of the Refractory substance that is treated to be present can, and she can so soften the surface or melt, that a good connection between the treated surface and the newly formed refractory mass will be produced.
Diese bekannten keramischen Schweißverfahren können zur Formung eines Feuerfest-Gegenstandes, z. B. eines Blocks, mit einem besonderen Aussehen benutzt werden, aber sie werden sehr viel zur Formung von Beschichtungen oder zur Reparatur von Ziegeln oder Wänden eingesetzt, und sie sind besonders nützlich zur Reparatur oder zum Verstärken von vorhandenen Feuerfest-Strukturen, z. B. zum Reparieren von Wänden oder Beschichtungen für Feuerfest-Einrichtungen, wie Schmelzofenwänden bei der Glasherstellung oder Koksöfen.These known ceramic welding methods can be used for Forming a refractory article, z. B. a block, be used with a special look, but they be very much for the formation of coatings or for Repair of bricks or walls used, and they are especially useful for repair or strengthening existing refractory structures, z. B. for repairing Walls or coatings for refractory facilities, such as Melting furnace walls in glassmaking or coke ovens.
Dieses Verfahren wird im allgemeinen durchgeführt, wenn der Feuerfest-Träger heiß ist. Dies ermöglicht es, zerfressene Feuerfest-Oberflächen zu reparieren, während die Einrichtung im wesentlichen bei ihrer Betriebstempe ratur bleibt und, in bestimmten Fällen, sogar während ihres Betriebes.This procedure is generally carried out when the refractory carrier is hot. This makes it possible while repairing eroded refractory surfaces the device essentially at its Betriebstempe and, in certain cases, even during their business.
Der zweite bekannte Prozeß zum Formen einer Feuerfest-Masse auf einer Oberfläche ist das sogenannte "Flamm sprühverfahren". Es umfaßt das Richten einer Flamme auf den Ort, wo eine Feuerfest-Masse geformt werden soll und Aufsprühen von Feuerfest-Pulver quer durch diese Flamme. Die Flamme wird durch einen gasförmigen Brennstoff oder eine Flüssigkeit oder sogar durch Kokspulver gespeist. Es ist einleuchtend, daß die effiziente Verwendung dieser Flammsprühtechnik ein vollständiges Verbrennen des Brennstoffs voraussetzt, um die heißeste Flamme, die möglich ist, zu erzeugen und um eine maximale Effizienz zu erzielen. Im allgemeinen ist die mit dem Flammsprüh verfahren erhaltene Temperatur der Flamme nicht so heiß wie die, die mit der keramischen Schweißtechnik erzielt wird, mit dem Ergebnis, daß die Kohärenz bzw. der Zusammenhang der geformten Feuerfest-Masse nicht so gut ist, und da die Verbindung zwischen der neuen Feuerfest-Masse und der Oberfläche des Feuerfest-Trägers bei einer niedrigen Temperatur geformt worden ist, ist diese Verbindung nicht so dauerhaft. Überdies ist eine solche Flamme weniger geeignet als eine keramische Schweißungs reaktion, um die Schlacke zu durchdringen, die auf der Feuerfest-Oberfläche, die behandelt werden soll, vorhanden sein kann. The second known process for forming a refractory mass on a surface is the so-called "flame It involves directing a flame upwards the place where a refractory mass is to be formed and Spray refractory powder across this flame. The flame is caused by a gaseous fuel or a liquid or even fed by coke powder. It it is plausible that the efficient use of this Flammsprühtechnik a complete burning of the Fuel requires the hottest flame, the is possible to generate and for maximum efficiency too achieve. In general, that is with the flame spray Procedure obtained flame temperature not so hot like the one achieved with ceramic welding technology with the result that the coherence or the Relation of shaped refractory mass not so good is, and there the connection between the new refractory mass and the surface of the refractory carrier at one low temperature has been formed, this is Connection not so permanent. Moreover, such is one Flame less suitable than a ceramic weld Reaction to penetrate the slag on the Refractory surface to be treated available can be.
Die Zusammensetzung des Gemisches, das in einem kera mischen Schweiß-Verfahren verwendet wird, wird allgemein auf die Weise ausgewählt, um eine Reparaturmasse herzu stellen, die eine chemische Zusammensetzung ähnlich oder nahe der des Feuerfest-Trägers aufweist. Dies trägt dazu bei, die Kompatibilität und Adhäsion mit dem neuen Material und dem Träger, auf dem es geformt wird, sicher zustellen.The composition of the mixture, which in a kera Mixing welding process is used commonly selected in the manner to produce a repair mass pose similar or a chemical composition near the refractory carrier. This contributes to it at, compatibility and adhesion with the new Material and the vehicle on which it is molded, for sure deliver.
Es wurde jedoch festgestellt, daß Probleme auftreten, wenn es erwünscht ist, bestimmte Typen von Feuerfest-Strukturen zu reparieren und dies sogar, wenn eine Feuerfest-Masse einer chemischen Zusammensetzung geformt wird, die ähnlich der der Träger-Feuerfest-Masse ist.However, it has been found that problems occur when It is desirable to have certain types of refractory structures to repair and this even if a refractory mass a chemical composition is shaped similar which is the carrier refractory mass.
Zum Beispiel schafft das Reparieren von Feuerfest-Ober flächenstrukturen mit einem Siliciumcarbid-Träger mit der Hilfe eines Gemisches, das in erster Linie Kohlenstoff- Silicium-Teilchen und ebenfalls Teilchen von metallischen verbrennbaren Substanzen enthält, wie Aluminium- und Siliciumpartikel, eine Feuerfest-Masse, die nicht immer eine genügende Adhäsion an dem Feuerfest-Träger zeigt.For example, fixing refractory top creates surface structures with a silicon carbide support with the Help of a mixture that is primarily carbon Silicon particles and also particles of metallic contains combustible substances, such as aluminum and Silicon particles, a refractory mass that is not always shows a sufficient adhesion to the refractory carrier.
Feuerfest-Materialien mit einem Träger aus Siliciumcarbid werden in bestimmten metallurgischen Einrichtungen, ins besondere in Hochöfen in der Eisenindustrie oder in Zinkdestillationskolonnen, verwendet. Während des Betriebs dieser Einrichtung können bestimmte Teile der Feuerfest-Struk turen eine ziemlich niedrige, minimale Betriebs temperatur, z. B. in der Größenordnung von 700°C, aufweisen, und sie können zusätzlich signifikanten Schwankungen der Umgebungstemperatur unterworfen sein. Es wurde beobachtet, daß die durch bekannte Techniken hergestellten Feuerfest-Massen auf diesen Teilen der Feuerfest-Strukturen nicht immer eine genügende Adhäsion an der Feuerfest-Trägermasse zeigen, und in bestimmten Fällen, insbesondere wenn die Reparatur an einem Block oder an einer Feuerfest-Wand durchgeführt wird, deren Temperatur niedrig ist, löst sich die neue Feuerfest-Masse vollständig von der Träger-Feuerfestmasse und löst sich selbst während des Betriebs der Einrichtung.Refractory materials with a silicon carbide carrier are used in certain metallurgical facilities, ins special in blast furnaces in the iron industry or in Zinc distillation columns, used. During operation This facility allows certain parts of the refractory struk a fairly low, minimal operation temperature, z. On the order of 700 ° C, and they can also be significant Be subjected to fluctuations in the ambient temperature. It was observed that by known techniques manufactured refractory masses on these parts of the Refractory structures do not always have a sufficient adhesion at the refractory carrier mass, and in certain Cases, especially when repairing a block or is performed on a refractory wall whose Temperature is low, the new refractory mass dissolves completely from the carrier refractory and dissolves even during the operation of the facility.
Ähnliche Probleme zeigen sich, wenn man Feuerfest-Struk turen mit einem hochverdichteten Siliciumoxid-Träger (so bezeichnet, um sie von traditionellen Siliciumoxid- Feuerfest-Massen zu unterscheiden, deren Dichte niedriger ist) zu reparieren wünscht, die in bestimmten Koksöfen verwendet werden; auch wenn man ein Feuerfest-Material mit ähnlicher chemischer Zusammensetzung im Vergleich zu der Träger-Feuerfest-Masse formen kann, haftet die neue Masse nicht immer genügend an und kann sich sogar schnell von der Träger-Feuerfest-Masse ablösen, wenn der Ofen in Betrieb ist.Similar problems arise when one refractory Struk with a high-density silica support (so called to replace traditional silica Refractory masses to distinguish their density lower is) to repair that in certain coke ovens be used; even if you use a refractory material similar chemical composition compared to the Can form carrier refractory mass, the new mass sticks not always enough and can even move quickly Peel off the carrier refractory mass when the oven is in Operation is.
Aus der Internationalen Patentanmeldung WO 90/03 848 (Willmet/Willard) ist ein Verfahren zur Reparatur von z. B. Ofenauskleidungen bekannt, bei dem ein Inertgasträger und Teilchen eines Feuerfest-Oxids und verbrennbares oxidierbares Material einem Flammsprühapparat zugeführt werden, wobei hoher Druck Sauerstoff ansaugt und die Trägergas/Partikel-Mischung beschleunigt. Willart wendet dieses Verfahren auf die Reparatur von Feuerfest- Blöcken/Ziegeln in der Blasformlinie eines Kupferschmelz konverters als auch bei der Reparatur von Siliciumcar bidkolonnenböden an. Zum Beispiel schleudert man eine Mischung aus 79% Siliciumcarbid, 16,25% Silicium, 4% Aluminium und 0,75% Magnesium durch ein doppeltes Venturi-Luft-Sauerstoff-System auf einen Siliciumcarbid-Ko lonnenboden. From International Patent Application WO 90/03 848 (Willmet / Willard) is a repair procedure for z. B. furnace linings known in which an inert gas and particles of a refractory oxide and combustible oxidizable material supplied to a flame spraying apparatus be, with high pressure sucks oxygen and the Carrier gas / particle mixture accelerates. Willart turns this procedure on the repair of refractory Blocks / bricks in the blow molding line of a copper smelt converters as well as in the repair of silicon car bid column bottoms. For example, you hurl one Mixture of 79% silicon carbide, 16.25% silicon, 4% aluminum and 0.75% magnesium by a double Venturi air-oxygen system on a silicon carbide co lonnenboden.
Jedoch ist die Verwendung von Magnesiummetallpulver in diesem Verfahren nachteilig, zumindest darin, da Magnesiummetall relativ flüchtig ist; es besteht ein Maß an Unsicherheit über die Zusammensetzung des geformten Feuerfest-Überzugs.However, the use of magnesium metal powder in This method is disadvantageous, at least in that Magnesium metal is relatively volatile; there is a measure uncertainty about the composition of the molded Refractory coating.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die vorgenannten Probleme zu lösen und die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.The object of the invention is therefore the aforementioned To solve problems and the disadvantages of the state of the art Technology to avoid.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn zeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 10 gelöst.This object is achieved by the kenn characterizing features of claims 1 and 10, respectively.
Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausführungs formen der Erfindung.The dependent claims contain advantageous embodiment forms of the invention.
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Formung einer zusammenhängenden Feuerfest-Masse auf einer Oberfläche auf Basis einer Siliciumverbindung, bei dem gegen die Oberfläche gleichzeitig mit Sauerstoff ein Gemisch aus Feuerfest-Teilchen und verbrennbaren Teilchen geschleudert wird, die in einer exothermen Weise mit dem ausgeschleuderten Sauerstoff durch Freisetzen von genügend Hitze zur Formung der Feuerfest-Masse unter der Wirkung der Verbrennungshitze reagieren, wobei das Gemisch enthält: (i) verbrennbare Siliciumteilchen; (ii) Feuer fest-Teilchen einer oder einer Vielzahl von Substanzen als ein Hauptgewichtsteil des Gemisches; und (iiia) zusätz liche Teilchen einer anderen Substanz, die während der Formung der Feuerfest-Masse das Einarbeiten von Silicium oxid, das durch Verbrennung der Siliciumpartikel geformt wird, in ein kristallines Gitter bewirkt, und/oder (iiib) zusätzliche Teilchen einer nicht-metallischen Verbindung, die während der Formung der Feuerfest-Masse diese andere Substanz hervorbringt, die die Einarbeitung des durch die Verbrennung von Siliciumpartikeln geformten Siliciumoxids in ein kristallines Gitter bewirkt.The invention therefore relates to a method for shaping a coherent refractory mass on one Surface based on a silicon compound, in which against the surface simultaneously with oxygen Mixture of refractory particles and combustible particles is thrown in an exothermic manner with the ejected oxygen by releasing enough Heat to form the refractory mass under the effect the heat of combustion react, the mixture contains: (i) combustible silicon particles; (ii) fire solid particles of one or a plurality of substances as a major part of the mixture; and (iiia) additional Liche particles of another substance during the Forming the refractory mass incorporating silicon oxide, which is formed by burning the silicon particles is brought into a crystalline lattice, and / or (iiib) additional particles of a non-metallic compound, the others during the formation of the refractory mass Substance brings about the incorporation of the by the Combustion of silicon particles shaped silicon oxide into a crystalline lattice.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Teilchengemisch, die bestimmt sind für ein Verfahren zum Formen einer zusammen hängenden Feuerfest-Masse auf einer Oberfläche auf Basis einer Siliciumverbindung, in dem das Gemisch und Sauer stoff gegen diese Oberfläche geschleudert werden, wobei das Gemisch Feuerfest-Teilchen und verbrennbare Teilchen enthält, die in der Lage sind, exotherm mit Sauerstoff zu reagieren, um genügend Hitze zur Formung dieser Feuerfest-Masse unter der Einwirkung der Verbrennungswärme freizu setzen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gemisch enthält: (i) verbrennbare Siliciumteilchen; (ii) Feuerfest-Teilchen einer oder einer Mehrzahl von Substanzen als ein Hauptgewichtsanteil des Gemisches; und (iiia) zusätzliche Teilchen einer anderen Substanz, die während der Formung der Feuerfest-Masse das Einarbeiten von Siliciumoxid, das durch Verbrennung der Silicium teilchen geformt wird, in ein kristallines Gitter bewirkt, und/oder (iiib) zusätzliche Teilchen einer nicht metallischen Verbindung, die während der Formung der Feuerfest-Masse diese andere Substanz hervorbringt, die die Einarbeitung von Siliciumoxid, das durch die Ver brennung des Siliciumpartikel geformt wird, in ein kristallines Gitter bewirkt.The invention also relates to a particle mixture which are intended for a method of molding one together hanging refractory mass on a surface based a silicon compound in which the mixture and acid fabric are thrown against this surface, wherein the mixture refractory particles and combustible particles which are capable of being exothermic with oxygen Respond to enough heat to form this refractory mass released under the influence of the heat of combustion set, which is characterized in that the Mixture contains: (i) combustible silicon particles; (ii) refractory particles of one or a plurality of Substances as a major weight fraction of the mixture; and (iiia) additional particles of another substance, the during the molding of the refractory mass the incorporation of silica produced by burning the silicon formed into a crystalline lattice, and / or (iiib) additional particles of one metallic compound, which during the formation of the Refractory mass will bring forth that other substance that the incorporation of silica produced by Ver combustion of the silicon particle is formed in a causes crystalline grid.
Ein derartiges Gemisch und ein derartiges Verfahren sind nützlich zur Formung von Feuerfest-Massen mit hoher Qualität für die Reparatur von Oberflächen auf Basis einer Siliciumverbindung, wie z. B. Feuerfest-Strukturen von Öfen, als auch zum Zusammenschweißen von Bruchstücken. Es ist möglich, eine Feuerfest-Masse zu erhalten, die ein exzellentes Haftvermögen an dem Träger-Feuerfest-Material zeigt, wenn die reparierte Oberfläche wiederholten Veränderungen der thermischen Bedingungen während des Betriebs der Einrichtung ausgesetzt ist und/oder wenn die Reparatur an einer Oberfläche durchgeführt wird, deren Temperatur relativ niedrig ist, wie zwischen 600°C und 1000°C (z. B. 700°C), obwohl die Erfindung auf Oberflächen mit einer Temperatur außerhalb dieses Bereichs anwendbar ist.Such a mixture and method are useful for forming high-refractory masses Quality for the repair of surfaces based on a Silicon compound, such as. B. refractory structures of Ovens, as well as for welding together fragments. It is possible to get a refractory mass, the one Excellent adhesion to the carrier refractory material shows when the repaired surface repeated Changes in thermal conditions during the Operation of the facility is suspended and / or if the Repair is carried out on a surface whose Temperature is relatively low, as between 600 ° C and 1000 ° C (eg 700 ° C), although the invention relates to surfaces applicable with a temperature outside this range is.
Die gemäß der Erfindung hergestellten Massen zeigen thermische Expansionseigenschaften an der Grenzfläche zwischen den Oberflächen und der geformten Feuerfest-Masse, die unterschiedlich von denen sind, die man erhalten könnte, wenn das Ausgangsgemisch nicht irgendeine Substanz enthalten hat, die die Einarbeitung von Siliciumoxid, das durch die Verbrennung von Silicium geformt wird, in ein kristallines Gitter bewirkt. Es wird angenommen, daß die durch die Erfindung erreichten Vorteile wenigstens zum Teil auf diesen Unterschied an der Grenzfläche zurückzuführen ist und daß die erhaltenen Feuerfest-Massen thermische Ausdehnungseigenschaften an den Grenzflächen zeigen, die gut an diejenigen der in Frage stehenden Feuerfest-Strukturen angepaßt sind.The masses prepared according to the invention show thermal expansion properties at the interface between the surfaces and the molded refractory mass, that are different from the ones you are could get if the starting mixture is not any Contains substance that incorporation of Silica produced by the combustion of silicon is shaped, effected in a crystalline lattice. It will assumed that the achieved by the invention Benefits at least partly due to this difference in the Is due to the interface and that the obtained Refractory masses thermal expansion properties show the interfaces that are good to those of Question standing refractory structures are adapted.
Die verbrennbaren Siliciumteilchen (i) können als das alleinige verbrennbare Material verwendet werden oder sie können mit Teilchen eines weiteren verbrennbaren Mate rials, wie Aluminium, gemischt werden. Somit enthält das Gemisch vorzugsweise weiterhin verbrennbare Aluminium teilchen. Aluminiumteilchen können schnell mit einer signifikanten Hitzefreisetzung oxidiert werden, und sie formen selbst Feuerfest-Oxide. Die Anwendung dieses wesentlichen Merkmals begünstigt somit die Formung von Feuerfest-Massen mit hoher Qualität. The combustible silicon particles (i) may be used as the sole combustible material can be used or they can with particles of another combustible mate rials, such as aluminum. Thus that contains Mixture preferably further combustible aluminum particles. Aluminum particles can quickly with a significant heat release, and they are oxidized form refractory oxides themselves. The application of this essential feature thus favors the formation of Refractory masses with high quality.
Die erfindungsgemäßen Gemische enthalten vorzugsweise nicht mehr als 15 Gew.-% Silicium. Dies ist wichtig zur Begrenzung der Menge von nicht-reagiertem Silicium, das in der geformten Feuerfest-Masse zurückbleibt. Es wurde festgestellt, daß das Vorhandensein von nicht-reagiertem Silicium in der geformten Feuerfest-Masse die Beschaffen heit davon beeinträchtigen kann.The mixtures according to the invention preferably contain not more than 15% by weight of silicon. This is important to Limiting the amount of unreacted silicon found in the shaped refractory mass remains behind. It was found that the presence of unreacted Silicon in the molded refractory mass the procures may affect it.
Die Feuerfest-Teilchen (ii) können in einer Menge von wenigstens 70 Gew.-%, bevorzugterweise wenigstens 75 Gew.-%, vorhanden sein, um eine homogene Masse zu erhalten.The refractory particles (ii) may be used in an amount of at least 70% by weight, preferably at least 75% by weight, to be present to a homogeneous mass receive.
Die zusätzlichen Teilchen (iiia) und/oder (iiib) machen vorzugsweise den Rest des Gemisches aus und können bis zu 25 Gew.-% in der Mischung, vorzugsweise von 5 bis 15%, enthalten sein.Make the additional particles (iiia) and / or (iiib) preferably the rest of the mixture and can be up to 25% by weight in the mixture, preferably from 5 to 15%, be included.
Die im Gemisch verwendeten verbrennbaren Teilchen (i) haben vorzugsweise eine durchschnittliche Partikelgröße von weniger von 50 µm.The combustible particles used in the mixture (i) preferably have an average particle size less than 50 μm.
Die Feuerfest-Teilchen (ii) enthalten vorzugsweise im wesentlichen keine Teilchen mit einer Größe größer als 4 mm, besonders bevorzugt nicht größer als 2,5 mm, um die Formung eines regelmäßigen Pulverstrahls zu erleichtern.The refractory particles (ii) preferably contain in essentially no particles larger than one size 4 mm, more preferably not larger than 2.5 mm, around the Forming a regular powder jet easier.
Die zusätzlichen Teilchen (iiia) und/oder (iiib), die in dem Gemisch verwendet werden, haben vorzugsweise eine Partikelgröße von weniger als oder gleich 500 µm. Wenn Partikel verwendet werden, die zu groß sind, besteht ein Risiko, daß sie keine effektive Rolle spielen. Vorzugswei se haben diese Teilchen eine Größe von mindestens 10 µm. Wenn Teilchen verwendet werden, die zu klein sind, besteht ein Risiko, daß sie während der Reaktion verdampfen. The additional particles (iiia) and / or (iiib) used in used in the mixture preferably have one Particle size of less than or equal to 500 microns. If Particles that are too large are used Risk that they do not play an effective role. Vorzugswei These particles have a size of at least 10 μm. When particles that are too small are used a risk that they evaporate during the reaction.
Verschiedene Substanzen sind während der Formung der Feuerfest-Masse zur Induktion der Einarbeitung von bei der Verbrennung von Silicium geformtem Siliciumoxid in ein kristallines Gitter geeignet.Various substances are during the formation of the Refractory mass for inducing the incorporation of at Combustion of silicon-formed silica into a crystalline grid suitable.
Die vorerwähnte zusätzliche Substanz (iiia), die die Einarbeitung von Siliciumoxid, das durch die Verbrennung von Silicium geformt wird, in ein kristallines Gitter bewirkt, wird vorzugsweise in die Mischung in der Form von Magnesiumoxidteilchen eingebracht.The aforementioned additional substance (iiia) containing the Incorporation of silica by combustion is formed by silicon, in a crystalline lattice is preferably added to the mixture in the form of Magnesium oxide particles introduced.
Das Vorhandensein dieser Verbindung in dem Gemisch, das auf die zu reparierende Feuerfest-Oberfläche geschleudert wird, trägt dazu bei, daß die korrekten Feuerbeständig keitseigenschaften der geformten Feuerfest-Masse sichergestellt sind.The presence of this compound in the mixture, the thrown onto the refractory surface to be repaired will help ensure that the correct fire resistant properties of the molded refractory mass are ensured.
Überdies erlaubt das Einbringen von Magnesiumoxid in das Gemisch die Formung einer Feuerfest-Masse, bei der ein Teil des durch die Verbrennung des Siliciums geformten Siliciumoxids in ein kristallines Gitter des Forsterittyps eingebaut wird. Dies trägt ebenfalls dazu bei, die korrekten Feuerbeständigkeitseigenschaften der geformten Feuerfest-Masse sicherzustellen.Moreover, the incorporation of magnesium oxide in the allowed Mixture the forming of a refractory mass, in which a Part of the formed by the combustion of silicon Silica in a crystalline lattice of Forsterittyps is installed. This also contributes to the correct fire resistant properties of molded To ensure refractory mass.
Wenn das Gemisch sowohl Aluminium- als auch Magnesiumoxid enthält, kann eine Feuerfest-Masse geformt werden, bei der ein Teil wenigstens des durch die Verbrennung von Silicium geformten Siliciumoxids in ein kristallines Gitter der Forsteritstruktur und/oder in ein kristallines Gitter der Spinelstruktur und/oder in ein kristallines Gitter der Cordieritstruktur eingearbeitet wird.When the mixture is both aluminum and magnesia can be formed, a refractory mass, in which a part of at least that due to the combustion of silicon formed silica in a crystalline lattice of Forsterite structure and / or in a crystalline lattice Spinel structure and / or in a crystalline lattice Cordierite structure is incorporated.
Das Vorhandensein eines kristallinen Gitters der Cordieritstruktur in der geformten Feuerfest-Masse trägt dazu bei, eine hervorragende Festigkeit gegenüber thermi schen Stößen dieser Masse sicherzustellen. Die Anwesenheit eines kristallinen Gitters der Forsteritstruktur und/oder Spinelstruktur auf der anderen Seite beeinflußt in bevorzugter Weise die Hitzebeständigkeit der geformten Feuerfest-Masse.The presence of a crystalline lattice of Carries cordierite structure in the molded refractory mass to, an excellent resistance to thermi to ensure that this mass is impacted. The presence a crystalline lattice of the forsterite structure and / or Spinel structure on the other side affects in preferably the heat resistance of the molded Refractory mass.
Andere Oxide, wie Calciumoxid oder Eisen(II)oxid, können ebenfalls als die Zusatzsubstanz (iiia) verwendet werden, die die Einarbeitung von durch die Verbrennung von Silicium geformtem Siliciumoxid in ein kristallines Gitter bewirkt.Other oxides, such as calcium oxide or ferrous oxide, can also be used as the additional substance (iiia), the incorporation of by the combustion of Silicon-formed silica in a crystalline lattice causes.
Ein Teilchengemisch kann verwendet werden, das zusätzlich oder alternativ eine Zusatzsubstanz oder Substanzen (iiib) enthält, deren Zusammensetzung derart ist, wenn die Feuerfest-Masse geformt wird, daß sie eine Substanz hervorbringt, die die Einarbeitung von durch die Verbrennung von Silicium geformtem Siliciumoxid in ein kristallines Gitter bewirkt. Zum Beispiel können Peroxide, wie Calciumperoxid, Nitride, Carbide, verwendet werden.A particle mixture can be used, in addition or alternatively an additional substance or substances (iiib) contains, whose composition is such, if the The refractory mass is shaped to be a substance which brings about the incorporation of through the Combustion of silicon-formed silica into a causes crystalline grid. For example, peroxides, such as calcium peroxide, nitrides, carbides.
Ein Oxid, z. B. Calciumoxid, kann in der Form einer Verbindung, z. B. im Falle von Calciumoxid, in der Form von Wollastonit (CaO·SiO2) eingebracht werden.An oxide, for. Calcium oxide, may be in the form of a compound, e.g. In the case of calcium oxide, in the form of wollastonite (CaO.SiO 2 ).
Die Erfindung ist besonders nützlich für die Reparatur von Feuerfest-Materialien mit einem Siliciumcarbid-Träger oder Feuerfest-Materialien mit einem hochverdichteten Silicium oxid-Träger. In konsequenter Weise wird es für das keramische Schweißen bevorzugt, daß es mit Hilfe eines Gemisches durchgeführt wird, dessen Hauptgewichtsteil aus Siliciumcarbid oder Siliciumoxid besteht. The invention is particularly useful for the repair of Refractory materials with a silicon carbide carrier or Refractory materials with a high-density silicon oxide carrier. In a consistent way it will be for the ceramic welding prefers that it with the help of a Mixture is carried out, its main weight part Silicon carbide or silica exists.
Es versteht sich von selbst, daß die Erfindung ebenfalls für die Reparatur von anderen Typen von Feuerfest-Er zeugnissen nützlich ist, die auf einer Siliciumverbindung, wie die, die vorher erwähnt sind, wie normale Silicium oxid-Ziegel und Siliciumoxid-Aluminiumoxid-Ziegel, basieren.It goes without saying that the invention also for the repair of other types of refractory er useful on a silicon compound, like those mentioned before, like normal silicon oxide brick and silica-alumina brick, based.
Die Substanz oder Substanzen, die den Hauptgewichtsteil der Mischung ausmachen, können mit der Zusammensetzung des Feuerfest-Erzeugnisses, welches man reparieren will, korrespondieren, oder sie können aus einer unterschiedlichen Substanz sein. Im letzteren Fall wird eine Feuerfest-Masse geformt, die Eigenschaften haben kann, die unterschiedlich sind von und im Idealfall verbessert gegenüber denen der zu reparierenden Feuerfest-Er zeugnisse, z. B. verbesserte Festigkeit gegenüber Abnutzung oder verbesserte Feuerfest-Eigenschaften.The substance or substances that make up the main weight part the mix can be combined with the composition of the Refractory product which one wants to repair, correspond, or they can come from one be different substance. In the latter case will molded a refractory mass that have properties that may differ from and ideally improved over those of the refractory Er to be repaired certificates, z. B. improved strength Wear or improved refractory properties.
Die Erfindung wird nun mit Hilfe der folgenden Beispiele näher erläutert.The invention will now be described by way of the following examples explained in more detail.
Eine Feuerfest-Masse wird auf einer Wand der Zinkdestilla tionskolonne geformt. Die Wand enthält Ziegelsteine aus einem Siliciumcarbid-Träger. Ein Gemisch aus Feuerfest-Teil chen, Teilchen einer verbrennbaren Substanz, die exotherm durch Formung eines Feuerfest-Oxids oxidierbar sind, und aus Magnesiumoxid-Teilchen, wird auf diese Ziegelsteine geschleudert. Die Temperatur der Wand beträgt 800°C. Das Gemisch wird mit der Rate von 60 kg/h in einen Strom aus reinem Sauerstoff geschleudert. Das Gemisch hat die folgende Zusammensetzung: A refractory mass is placed on a wall of zinc destilla formed tion column. The wall contains bricks a silicon carbide carrier. A mixture of refractory part particles of a combustible substance, the exothermic oxidizable by forming a refractory oxide are, and from magnesia particles, will be on this Brick flung. The temperature of the wall is 800 ° C. The mixture is at the rate of 60 kg / h in one Stream of pure oxygen thrown. The mixture has the following composition:
Die Siliciumteilchen haben eine Abmessung unterhalb von 45 µm und eine spezifische Mantelfläche, die zwischen 2500 und 8000 cm2/g enthalten ist. Die Aluminiumteilchen haben eine Abmessung unterhalb 45 µm und eine spezifische Mantelfläche, die zwischen 3500 und 6000 cm2/g enthalten ist. Die Abmessung der Siliciumcarbid-Teilchen ist weniger als 1,47 mm mit 60 Gew.-% von 1 bis 1,47 mm, 20% von 0,5 bis 1 mm, und 20% unterhalb von 0,125 mm. Die MgO-Teil chen haben eine durchschnittliche Abmessung von annähernd 300 µm. "Durchschnittliche Abmessung" bezeichnet eine Ab messung derart, daß 50 Gew.-% der Teilchen eine kleinere Abmessung als dieser Durchschnitt aufweisen.The silicon particles have a dimension below 45 microns and a specific surface area between 2500 and 8000 cm 2 / g is included. The aluminum particles have a size below 45 microns and a specific surface area between 3500 and 6000 cm 2 / g is included. The dimension of the silicon carbide particles is less than 1.47 mm at 60% by weight from 1 to 1.47 mm, 20% from 0.5 to 1 mm, and 20% below 0.125 mm. The MgO particles have an average dimension of approximately 300 μm. "Average dimension" refers to a dimension such that 50% by weight of the particles have a smaller dimension than this average.
Die auf diese Weise reparierte Wand wird signifikanten Schwankungen der Umgebungstemperatur unterworfen, und es wird beobachtet, daß die neue Feuerfest-Masse dauerhaft auf dem Träger haftet.The wall repaired in this way becomes significant Subjected to fluctuations in ambient temperature, and it It is observed that the new refractory mass is permanent adheres to the carrier.
Die Struktur der geformten Masse wird unter dem Mikroskop untersucht. Eine exzellente Kontinuität wird zwischen der neuen Feuerfest-Masse und dem Feuerfest-Massen-Träger festgestellt. Es wird ebenfalls festgestellt, daß das durch die Verbrennung von Silicium geformte Siliciumoxid in das kristalline Gitter von Forsterit, Cordierit und aluminiumhaltigem Spinel eingearbeitet ist.The structure of the shaped mass is under the microscope examined. An excellent continuity will be between the new refractory mass and the refractories bulk carrier detected. It is also stated that the silicon oxide formed by the combustion of silicon in the crystalline lattice of forsterite, cordierite and aluminum-containing spinel is incorporated.
Für Vergleichszwecke wird ein Gemisch, das kein Magnesium oxid enthält, unter den gleichen Bedingungen geschleudert. Die Zusammensetzung dieses Gemisches ist wie folgt: For comparison purposes, a mixture that is not magnesium oxide, spun under the same conditions. The composition of this mixture is as follows:
Es wurde beobachtet, daß die geformte Feuerfest-Masse sich schnell von der Wand trennte und sich selbst in festen Blöcken ablöst, wenn die Zinkdestillationskolonne fortfährt zu arbeiten.It was observed that the shaped refractory mass turned out quickly separated from the wall and itself in solid blocks replaces when the zinc distillation column continues to work.
In einer Abwandlung dieses Beispiels wird das Gemisch ver wendet, um den Boden eines Koksofens zu reparieren, der aus normalen Siliciumoxidziegeln und Siliciumoxid- Aluminiumoxid-Ziegeln geformt ist. Man erhält eine Reparaturmasse mit guter Festigkeit gegenüber Abnutzung, die gut an der Wand anhaftet, sogar wenn sie verschiedenen thermischen Veränderungen unterzogen wird.In a modification of this example, the mixture is ver used to repair the bottom of a coke oven, the made of normal silica bricks and silica Shaped aluminum oxide bricks. You get one Repair compound with good resistance to wear, that sticks well to the wall, even if they are different undergoes thermal changes.
Als eine Variation von Beispiel 1 wird ein Gemisch mit der folgenden Zusammenhang verwendet:As a variation of Example 1, a mixture with the used the following context:
Die Wand, die repariert wird, enthält Ziegel mit einem Siliciumcarbid-Träger, und sie weist eine Temperatur von 700°C auf.The wall being repaired contains bricks with one Silicon carbide carrier, and it has a temperature of 700 ° C on.
Die erhaltene Feuerfest-Masse haftet ebenfalls dauerhaft an der Wand.The resulting refractory mass also adheres permanently on the wall.
Das Ziel ist es, eine Feuerfest-Masse auf einer Wand eines Koksofens zu formen, die hochverdichtete Siliciumoxid-Ziegel enthält. Während die scheinbare Dichte von tra ditionellen Siliciumoxid-Ziegeln in der Größenordnung von 1,80 liegt, ist die scheinbare Dichte von hochverdichteten Ziegeln annähernd 1,89. Derartige Ziegel sind kürzlich auf dem Markt für Feuerfest-Material erschienen, wobei diese Ziegel vorteilhafte Eigenschaften im Vergleich zu tradi tionellen Siliciumoxid-Ziegeln zeigen, bemerkenswert im Hinblick auf ihre Eigenschaften der Gaspermeabilität und thermischen Leitfähigkeit.The goal is to create a refractory mass on a wall of a To form coke oven, the high-density silica brick contains. While the apparent density of tra traditional silica bricks of the order of 1.80 is the apparent density of high density Bricks approx. 1.89. Such bricks are on recently appeared on the market for refractory material, these being Brick advantageous properties compared to tradi ionic silica bricks, noteworthy in Regarding their properties of gas permeability and thermal conductivity.
Die Reparatur wird an einer Wand durchgeführt, deren Temperatur annähernd 750°C ist, mit Hilfe des folgenden Gemisches:The repair is carried out on a wall whose Temperature is approximately 750 ° C, with the help of the following mixture:
Die Abmessung der SiO2-Teilchen ist weniger als 2 mm, mit einem Maximum von 30 Gew.-% von 1 bis 2 mm und weniger als 15 Gew.-% unterhalb 100 µm.The dimension of the SiO 2 particles is less than 2 mm, with a maximum of 30 wt .-% of 1 to 2 mm and less than 15 wt .-% below 100 microns.
Die geformte Masse haftet dauerhaft an der Wand.The formed mass adheres permanently to the wall.
Im Gegensatz dazu, schaffte unter den gleichen Betriebsbe dingungen ein ähnliches Gemisch, das aber kein Magnesium oxid enthält, eine Feuerfest-Masse, die sich leicht von der Wand abtrennt, wenn sie verschiedenen thermischen Bedingungen unterzogen wird, die vorhanden sind, wenn der Ofen sich in Betrieb befindet.In contrast, managed under the same Betriebsbe conditions a similar mixture, but no magnesium contains oxide, a refractory mass that differs slightly from the wall separates when they are different thermal Subjected to conditions that exist when the Oven is in operation.
Das Ziel ist es, eine Feuerfest-Masse auf einer Wand eines Koksofens herzustellen, die aus einem Feuerfest-Material auf Basis einer Siliciumverbindung hergestellt ist, wel cher signifikanten Veränderungen der Umgebungstemperatur unterzogen ist und dessen Temperatur 900°C nicht über steigt. Die Reparatur wird an einer Wand durchgeführt, deren Temperatur annähernd 750°C ist, mit Hilfe des folgenden Gemisches:The goal is to create a refractory mass on a wall of a Coke oven made from a refractory material based on a silicon compound, wel significant changes in ambient temperature is subjected and its temperature does not exceed 900 ° C increases. The repair is done on a wall, whose temperature is approximately 750 ° C, with the help of following mixture:
Die durchschnittliche Abmessung der Wollastonit-Teilchen ist etwa 300 µm. Die Metallteilchengröße entspricht der in Beispiel 1 angegebenen und die Siliciumoxidteilchengröße entspricht der in Beispiel 3 angegebenen.The average dimension of wollastonite particles is about 300 microns. The metal particle size corresponds to that in Example 1 and the silica particle size corresponds to that given in Example 3.
Claims (18)
- (i) verbrennbare Siliciumteilchen;
- (ii) Feuerfest-Teilchen von einer oder einer Mehrzahl von Substanzen als ein Haupt gewichtsanteil des Gemisches; und
- (iiia) zusätzliche Teilchen einer anderen Sub stanz, die während der Formung der Feuerfest-Masse das Einarbeiten von Siliciumoxid, das durch die Verbrennung der Siliciumteilchen gebildet wird, in ein kristallines Gitter bewirkt, und/oder
- (iiib) zusätzliche Teilchen einer nicht-metalli schen Verbindung, die während der Formung der Feuerfest-Masse diese andere Substanz hervorbringt, die die Einarbeitung von Siliciumoxid, das durch die Verbrennung der Siliciumteilchen gebildet wird, in ein kristallines Gitter bewirkt.
- (i) combustible silicon particles;
- (ii) refractory particles of one or a plurality of substances as a major part of the weight of the mixture; and
- (iiia) additional particles of another substance which, during the formation of the refractory mass, cause the incorporation of silica formed by the combustion of the silicon particles into a crystalline lattice, and / or
- (iiib) additional particles of a non-metallic compound which during formation of the refractory mass produces this other substance which causes the incorporation of silica formed by the combustion of the silicon particles into a crystalline lattice.
- (i) verbrennbare Siliciumteilchen;
- (ii) Feuerfest-Teilchen einer oder einer Vielzahl von Substanzen als ein Haupt gewichtsanteil des Gemisches; und
- (iiia) zusätzliche Teilchen einer anderen Substanz, die während der Formung der Feuerfest-Masse das Einarbeiten von Siliciumoxid, das durch Verbrennung der Siliciumteilchen geformt wird, in ein kristallines Gitter bewirkt, und/oder
- (iiib) zusätzliche Partikel einer nicht-metalli schen Verbindung, die während der Formung der Feuerfest-Masse diese andere Substanz hervorbringt, die die Einarbeitung von Siliciumoxid, das durch die Formung der Siliciumteilchen geformt wird, in ein kristallines Gitter bewirkt.
- (i) combustible silicon particles;
- (ii) refractory particles of one or a plurality of substances as a major part of the weight of the mixture; and
- (iiia) additional particles of another substance which, during the formation of the refractory mass, causes incorporation of silica formed by combustion of the silicon particles into a crystalline lattice, and / or
- (iiib) additional particles of a nonmetallic compound which, during the formation of the refractory mass, produce that other substance which causes the incorporation of silica formed by the formation of the silicon particles into a crystalline lattice.
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