DE4221480C2 - Method and mixture for forming a coherent refractory mass on a surface - Google Patents
Method and mixture for forming a coherent refractory mass on a surfaceInfo
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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 forming a contiguous refractory mass on a surface, in which against this surface simultaneously with oxygen a mixture of refractory particles and combustible part Chen is thrown with in an exothermic manner the spun off oxygen by releasing enough heat to form the aforementioned refractory Mass react under the effect of the heat of combustion. The invention also relates to a particle mixture which for a method of forming a coherent Refractory mass on a surface is determined by the mixture and oxygen thrown against the surface be changed, the mixture of refractory particles and Contains particles of a combustible substance which are used for exothermic reaction with oxygen to release enough heat is suitable to be under the effect of Combustion heat the aforementioned refractory mass too 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 a refractory mass in situ on a surface want to shape, you can choose between two known principles Select the procedure.
Gemäß dem ersten dieser Verfahren, manchmal als sogenann tes "keramisches Schweißen" benannt, das in dem britischen Patent 1 330 894 (Glaverbel) und dem britischen Patent 2 170 191 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- Partikel 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 tes "ceramic welding" named in the British Patent 1,330,894 (Glaverbel) and the British patent 2 170 191 is explained, is a contiguous Refractory mass on a surface by spinning 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 of the necessary heat to melt, little very superficial, the flung refractory Particles react. Aluminum and silicon are examples for such combustible substances. It is known that Silicon is strictly classified as a semi-metal must be, but since silicon, like certain metals, itself behaves (it is capable of considerable exothermic oxidation during the formation of a refractory oxide to go through), these combustible elements are considered so-called combustible metallic substances Denoted for simplicity. In general it will recommended spinning the particles in the present a high oxygen concentration, e.g. B. by use of oxygen with commercial quality as one Gas carrier to perform. In this way, one coherent refractory mass formed on the Surface onto which the particles are thrown attached. Because of the very high temperatures that the ceramic weld reaction, it can Penetrate slag on the surface of the Refractory substance that is being treated may be present can, and it can soften the surface or melt that good connection between the treated surface and the newly shaped refractory Mass is 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 processes can be used Forming a refractory object, e.g. B. a block, be used with a special look but they become very much for the formation of coatings or for Repair of bricks or walls are used and they are particularly useful for repairing or reinforcing existing refractory structures, e.g. B. to repair Walls or coatings for refractory facilities, such as Melting furnace walls in glass production 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 support is hot. This enables to repair gnawed refractory surfaces while the facility essentially at its operating temperature ratur remains and, in certain cases, even during of 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 als eine keramische Schweißungs reaktion geeignet, 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 spraying method ". It involves directing a flame the place where a refractory mass is to be formed and Spraying 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 obvious that the efficient use of this Flame spray technology a complete combustion of the Fuel presupposes the hottest flame that is possible to generate and to maximize efficiency achieve. Generally the one with the flame spray method obtained flame temperature not so hot like the one achieved with ceramic welding technology with the result that the coherence or the Connection of the shaped refractory mass not so good and since the connection between the new refractory Mass and the surface of the refractory support at one low temperature, this is Connection not so permanent. Moreover, it is one Flame less than a ceramic weld reaction to penetrate the slag on the Refractory surface to be treated exists 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 in a kera mixing welding process is used is common selected in the way to produce a repair mass represent a chemical composition similar or close to that of the refractory beam. This helps at, the compatibility and adhesion with the new Material and the support on which it is molded to deliver.
DE 36 29 886 betrifft ein Verfahren zum Bilden einer Feuerfestmasse auf einer Oberfläche, wobei ein solches Verfahren eingesetzt wird, um Feuerfestüberzüge auf Feuerfestblöcken oder anderen Oberflächen zu bilden, und das Verfahren wird insbesondere zum Reparieren oder Verstärken von Ofenauskleidungen in situ benutzt, wobei die Anwendung in einigen Fällen bei vollem Ofenbetrieb erfolgen kann.DE 36 29 886 relates to a method for forming a refractory mass on a Surface, such a method being used to make refractory coatings to form on refractory blocks or other surfaces, and the process is used in particular for repairing or reinforcing furnace linings in used in situ, with the application in some cases with full furnace operation can be done.
DE 38 42 252 beschreibt ein Verfahren zur Behandlung einer feuerfesten Struk tur, sowie eine teilchenförmige Zusammensetzung zur Verwendung in einem derartigen Verfahren. Das Behandlungverfahren kann benutzt werden, um einfach Teile einer feuerfesten Struktur zu entfernen. Die teilchenförmige Zu sammensetzung enthält dazu im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung neben Feuerfest-Teilchen und Brennstoffteilchen ein Flußmittel, welches bewirkt, daß unter der durch die Verbrennung der Brennstoffteilchen freigesetzten Hitze die behandelte feuerfeste Struktur in so einem Ausmaß erweicht wird, daß Material der feuerfesten Struktur durch die mechanische Einwirkung des auftreffenden Teilchenstroms entfernt oder versetzt wird. Als Flußmittel können Borate, Sulfa te, Carbonate und Phosphate, wie Calciumcarbonat oder Magnesiumcarbonat, verwendet werden.DE 38 42 252 describes a method for treating a refractory structure tur, and a particulate composition for use in one such procedures. The treatment procedure can be used to simply remove parts of a refractory structure. The particulate zu In contrast to the present invention, composition contains in addition to Refractory particles and fuel particles are a flux that causes under the heat released by the combustion of the fuel particles treated refractory structure is softened to such an extent that material the refractory structure due to the mechanical action of the impact Particle stream is removed or added. As a flux, borates, sulfa te, carbonates and phosphates, such as calcium carbonate or magnesium carbonate, be used.
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, problems have been found to occur when it is desirable to have certain types of refractory structures to repair and even if a refractory mass a chemical composition is formed that is 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, repairing refractory waists surface structures with a silicon carbide carrier with the Using 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 sufficient adhesion to the refractory support.
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- Strukturen 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 carrier made of silicon carbide are used in certain metallurgical facilities, ins especially in blast furnaces in the iron industry or in Zinc distillation columns used. During operation certain parts of the refractory Structures a fairly low, minimal operating temperature, e.g. B. in the order of 700 ° C, and they can also be significant Fluctuations in the ambient temperature. It it has been observed that by known techniques manufactured refractory masses on these parts of the Refractory structures are not always sufficient adhesion show on the refractory carrier mass, and in certain Cases, especially when repairing a block or carried out on a refractory wall, the Temperature is low, the new refractory mass dissolves completely from the carrier refractory mass and dissolves even while the facility is operating.
Ähnliche Probleme zeigen sich, wenn man Feuerfest- Strukturen mit einem hochverdichteten Siliciumdioxid-Träger (so bezeichnet, um sie von traditionellen Siliciumdioxid- 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 appear when you refractory Structures with a high density silicon dioxide carrier (so designated to separate them from traditional silica Distinguish refractory masses whose density is lower is) wants to repair that in certain coke ovens be used; even if you use a refractory material Similar chemical composition compared to that Can form carrier refractory mass, the new mass adheres not always enough and can even quickly change from detach the carrier refractory mass when the furnace is in Operation is.
Aus der Internationalen Patentanmeldung WO 90/03848 (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% Siliciumdioxid, 4% Aluminium und 0,75% Magnesium durch ein doppeltes Venturi-Luft-Sauerstoff-System auf einen Siliciumcarbid- Kolonnenboden. In den Beispielen ist ein gemeinsamer Einsatz von Silicium und Siliciumcarbid nicht beschrieben. From the international patent application WO 90/03848 (Willmet / Willard) is a process for repairing e.g. B. furnace linings known in which an inert gas carrier and refractory oxide particles and combustible oxidizable material fed to a flame sprayer with high pressure sucking in oxygen and the Carrier gas / particle mixture accelerated. Willart turns this procedure on the repair of refractory Blocks / bricks in the blow molding line of a copper melt converter as well as in the repair of silicon car bi-column trays. For example, you throw one Mixture of 79% silicon carbide, 16.25% silicon dioxide, 4% aluminum and 0.75% magnesium through a double Venturi air-oxygen system on a silicon carbide Column tray. In the examples there is a joint use of Silicon and silicon carbide not described.
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 is in disadvantageous to this method, at least in that Magnesium metal is relatively volatile; there is a measure of uncertainty about the composition of the molded Refractory cover.
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 Solve problems and the disadvantages of the state of the art Avoid technology.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn zeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 4 gelöst.This object is achieved by the kenn Drawing features of claims 1 and 4 solved.
Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausführungs formen der Erfindung.The sub-claims contain advantageous execution form 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, ausgewählt aus Siliciumdioxid und Siliciumcarbid, als ein Hauptgewichtsteil des Gemisches; und (iiia) zusätz liche Teilchen einer anderen Substanz, die während der Formung der Feuerfest-Masse das Einarbeiten von Silicium dioxid, 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 Siliciumdioxids in ein kristallines Gitter bewirkt.The invention therefore relates to a method for molding 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 centrifuged oxygen by releasing enough Heat to form the refractory mass under the effect the heat of combustion react, taking the mixture contains: (i) combustible silicon particles; (ii) fire solid particles, selected from silicon dioxide and silicon carbide, as a major part by weight of the mixture; and (iiia) additional Liche particles of another substance that during the Forming the refractory mass incorporating silicon dioxide formed by burning the silicon particles into a crystalline lattice and / or (iiib) additional particles of a non-metallic compound, the other during the formation of the refractory mass That produces the incorporation of the Combustion of Silicon Particles Shaped Silicon Dioxide into a crystalline lattice.
Die Erfindung betrifft ebenfalls Teilchengemische, 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) als Hauptgewichtsanteil des Gemisches Siliciumcarbid als
Feuerfest-Teilchen; und
(iiia) zusätzliche Teilchen einer anderen Substanz, die
während der Formung der Feuerfest-Masse das Einarbeiten
von Siliciumdioxid, 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 Siliciumdioxid, das durch die Ver
brennung des Siliciumpartikel geformt wird, in ein
kristallines Gitter bewirkt.The invention also relates to particle mixtures intended for a method for forming a coherent refractory mass on a surface based on a silicon compound, in which the mixture and oxygen are thrown against this surface, the mixture refractory particles and combustible particles contains, which are capable of exothermic reaction with oxygen to release enough heat to form this refractory mass under the action of the heat of combustion, which is characterized in that the mixture contains: (i) combustible silicon particles;
(ii) silicon carbide as a refractory particle as the main weight fraction of the mixture; and
(iiia) additional particles of another substance which, during the formation of the refractory mass, brings about the incorporation of silicon dioxide, which is formed by combustion of the silicon particles, into a crystalline lattice, and / or (iiib) additional particles of a non-metallic compound which, during the formation of the refractory mass, produces this other substance, which brings about the incorporation of silicon dioxide, which is formed by the combustion of the silicon particle, into a crystalline lattice.
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 such a method are useful for forming refractory masses with high Quality for the repair of surfaces based on a Silicon compound, such as. B. refractory structures from Furnaces, as well as for welding fragments together. It is possible to get a refractory mass that a excellent adhesion to the carrier refractory material shows if 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, like between 600 ° C and 1000 ° C (e.g. 700 ° C), although the invention on 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 Siliciumdioxid, 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 sind 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 produced according to the invention show thermal expansion properties at the interface between the surfaces and the molded refractory Masses that are different from those that one could get if the starting mixture was not any Contained substance that the incorporation of Silicon dioxide caused by the burning of silicon is formed into a crystalline lattice. It will assumed that those achieved by the invention Advantages at least in part on this difference in the Interface are attributable and that the preserved Refractory-mass thermal expansion properties to show the interfaces that closely match those of the in Question 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) can be used as that sole combustible material can be used or they can with particles of another combustible mate rials such as aluminum. So that contains Mixture preferably continues to burn 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 silicon. This is important for Limiting the amount of unreacted silicon that is in the shaped refractory mass remains. It was found that the presence of unreacted Procure silicon in the shaped refractory mass can 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) can be present in an amount of at least 70% by weight, preferably at least 75 wt .-%, 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 Gew.-%, 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% by weight, be included.
Die im Gemisch verwendeten verbrennbaren Teilchen (i) haben vorzugsweise eine durchschnittliche Partikelgröße von weniger als 50 µm.The combustible particles used in the mixture (i) preferably have an average particle size of 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 4 mm, particularly preferably not larger than 2.5 mm, around the To facilitate the formation of a regular powder jet.
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), which in used in the mixture preferably have one Particle size less than or equal to 500 µm. If Particles that are too large are used Risk that they don't play an effective role. Preferred two These particles have a size of at least 10 µm. If 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 Siliciumdioxid in ein kristallines Gitter geeignet.Different substances are during the formation of the Refractory mass for induction of incorporation in the Burning Silicon Shaped Silica into One suitable crystalline lattice.
Die vorerwähnte zusätzliche Substanz (iiia), die die Einarbeitung von Siliciumdioxid, 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) which the Incorporation of silicon dioxide by combustion is formed by silicon into a crystalline lattice is preferably introduced into 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 that hurled onto the refractory surface to be repaired will help ensure the correct fire resistance 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 Siliciumdioxids in ein kristallines Gitter des Forsterittyps eingebaut wird. Dies trägt ebenfalls dazu bei, die korrekten Feuerbeständigkeitseigenschaften der geformten Feuerfest-Masse sicherzustellen.Furthermore, the introduction of magnesium oxide into the Mix the formation of a refractory mass at which a Part of that formed by the burning of the silicon Silicon dioxide in a crystalline forestry type lattice is installed. This also helps the correct fire resistance properties of the molded 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 Siliciumdioxids in ein kristallines Gitter der Forsteritstruktur und/oder in ein kristallines Gitter der Spinellstruktur und/oder in ein kristallines Gitter der Cordieritstruktur eingearbeitet wird.If the mixture contains both aluminum and magnesium oxide contains a refractory mass in which part of at least that from the combustion of silicon shaped silica into a crystalline lattice of the 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 Cordierite structure in the molded refractory mass bears contribute to excellent resistance to thermi shocks of this mass. The presence a crystalline lattice of the forsterite structure and / or Spinel structure on the other hand influenced 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 iron (II) oxide, can can also be used as the additional substance (iiia), which the incorporation of by burning Silicon shaped silicon oxide 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 Siliciumdioxid in ein kristallines Gitter bewirkt. Zum Beispiel können Peroxide, wie Calciumperoxid, Nitride, Carbide, verwendet werden.A mixture of particles can be used in addition or alternatively an additional substance or substances (iiib) contains whose composition is such when the Refractory mass is molded to be a substance brings about the incorporation of through the Burning Silicon Shaped Silica into One crystalline lattice. 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, e.g. B. calcium oxide, can be in the form of a compound, e.g. B. 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 dioxid-Träger. In konsequenter Weise wird das keramische Schweißen mit Hilfe eines Gemisches durchgeführt, dessen Hauptgewichtsteil aus Siliciumcarbid oder Siliciumdioxid 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 dioxide carrier. In a consistent way it will ceramic welding with the help of a Mixture performed, the main part by weight Silicon carbide or silicon dioxide.
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 dioxid-Ziegel und Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Ziegel, basieren.It goes without saying that the invention is also for the repair of other types of refractories is useful on a silicon compound, like the ones mentioned before, like normal silicon dioxide 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- Erzeugnisse, z. B. verbesserte Festigkeit gegenüber Abnutzung oder verbesserte Feuerfest-Eigenschaften.The substance or substances that make up the main part by weight the mixture can make up with the composition of the Refractory product to be repaired correspond, or they can come from a different substance. In the latter case shaped a refractory mass that have properties that are different from and ideally improved compared to those of the refractories to be repaired Products, e.g. B. improved strength over Wear or improved refractory properties.
Die Erfindung wird nun mit Hilfe der folgenden Beispiele näher erläutert.The invention will now be elucidated with the help 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-
Teilchen, 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 formed on a wall of the zinc distillation column. The wall contains bricks made of a silicon carbide carrier. A mixture of refractory particles, particles of a combustible substance that can be oxidized exothermically by forming a refractory oxide, and magnesium oxide particles is thrown onto these bricks. The temperature of the wall is 800 ° C. The mixture is thrown into a stream of pure oxygen at the rate of 60 kg / h. The mixture has the following composition:
SiC: 79 Gew.-%
Si: 8%
Al: 5%
MgO: 8%SiC: 79% by weight
Si: 8%
Al: 5%
MgO: 8%
Die Siliciumteilchen haben eine Abmessung unterhalb von 45 µm und eine spezifische Mantelfläche, die zwischen 2.500 und 8.000 cm2/g enthalten ist. Die Aluminiumteilchen haben eine Abmessung unterhalb 45 µm und eine spezifische Mantelfläche, die zwischen 3.500 und 6.000 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, which is between 2,500 and 8,000 cm 2 / g contained. The aluminum particles have a dimension below 45 µm and a specific surface area which is between 3,500 and 6,000 cm 2 / g. The size of the silicon carbide particles is less than 1.47 mm with 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 size of approximately 300 µm. "Average dimension" means a dimension such that 50% by weight of the particles have a dimension smaller 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 Subject 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 Siliciumdioxid in das kristalline Gitter von Forsterit, Cordierit und aluminiumhaltigem Spinell eingearbeitet ist.The structure of the shaped mass is under the microscope examined. Excellent continuity is established between the new refractory mass and the refractory mass carrier detected. It is also found that the silicon dioxide formed by the combustion of silicon into 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 containing no magnesium oxide is spun under the same conditions. The composition of this mixture is as follows:
SiC: 87 Gew.-%
Si: 12%
Al: 1%SiC: 87% by weight
Si: 12%
Al: 1%
Es wird beobachtet, daß sich die geformte Feuerfest-Masse schnell von der Wand abtrennt und sich in festen Blöcken ablöst, wenn die Zinkdestillations kolonne beginnt weiterzuarbeiten.It is observed that the shaped refractory mass quickly changes from the Wall separates and peels off in solid blocks when the zinc distillation column begins to work.
In einer Abwandlung dieses Beispiels wird das Gemisch ver wendet, um den Boden eines Koksofens zu reparieren, der aus normalen Siliciumdioxidziegeln und Siliciumdioxid- 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 turns to repair the bottom of a coke oven that from normal silica bricks and silica Alumina brick is shaped. You get one Repair compound with good resistance to wear, that adheres 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 is used in the following context:
SiC: 82 Gew.-%
Si: 8%
Al: 5%
MgO: 5 %SiC: 82% by weight
Si: 8%
Al: 5%
MgO: 5%
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.
Die erhaltene Feuerfest-Masse haftet ebenfalls dauerhaft an der Wand.The refractory mass obtained also adheres permanently on the wall.
Das Ziel ist es, eine Feuerfest-Masse auf einer Wand eines Koksofens zu formen, die hochverdichtete Siliciumdioxid- Ziegel enthält. Während die scheinbare Dichte von tra ditionellen Siliciumdioxid-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 Siliciumdioxid-Ziegeln zeigen, bemerkenswert im Hinblick auf ihre Eigenschaften der Gaspermeabilität und thermischen Leitfähigkeit.The goal is to put a refractory mass on a wall of one To shape the coke oven, the highly compressed silica Contains bricks. While the apparent density of tra traditional silica bricks on the order of 1.80 is the apparent density of high density Bricks approximately 1.89. Such bricks are on recently appeared on the market for refractory material, these Brick advantageous properties compared to tradi tional silica bricks show remarkably in In terms of 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, the temperature of which is approximately 750 ° C, using the following mixture:
SiO2: 80,5 Gew.-%
Si: 11,1%
Al: 1%
MgO: 7,4%.SiO 2 : 80.5% by weight
Si: 11.1%
Al: 1%
MgO: 7.4%.
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 size of the SiO 2 particles is less than 2 mm, with a maximum of 30% by weight of 1 to 2 mm and less than 15% by weight below 100 µm.
Die geformte Masse haftet dauerhaft an der Wand.The molded mass sticks 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 company conditions a similar mixture, but no magnesium oxide contains a refractory mass that differs slightly from separates the wall if it has 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 aim is to produce a refractory mass on a wall of a coke oven which is made from a refractory material based on a silicon compound which is subjected to significant changes in the ambient temperature and whose temperature does not exceed 900 ° C. The repair is carried out on a wall, the temperature of which is approximately 750 ° C, using the following mixture:
SiO2: 80 Gew.-%
CaO . SiO2 (Wollastonit): 8%
Si: 8%
Al: 4%SiO 2 : 80% by weight
CaO. SiO 2 (wollastonite): 8%
Si: 8%
Al: 4%
Die durchschnittliche Abmessung der Wollastonit-Teilchen ist etwa 300 µm. Die Metallteilchengröße entspricht der in Beispiel 1 angegebenen und die Siliciumdioxidteilchengröße entspricht der in Beispiel 3 angegebenen.The average dimension of the wollastonite particles is about 300 µm. The metal particle size corresponds to that in Example 1 and the silica particle size corresponds to that given in Example 3.
Claims (6)
- a) verbrennbare Siliciumteilchen, gegebenenfalls im Gemisch mit ver brennbaren Aluminiumteilchen;
- b) Feuerfest-Teilchen, ausgewählt aus Siliciumdioxid und Siliciumcar bid, als Hauptgewichtsanteil des Gemisches; und
- c) zusätzliche Metalloxid-Teilchen einer anderen Substanz, ausgewählt aus MgO, FeO oder CaO; und/oder
- d) zusätzliche Teilchen einer nicht-metallischen Verbindung, ausge wählt aus Peroxiden, Nitriden, Carbiden oder Silicaten,
- a) combustible silicon particles, optionally in a mixture with ver combustible aluminum particles;
- b) refractory particles selected from silicon dioxide and silicon carbide as the main weight fraction of the mixture; and
- c) additional metal oxide particles of another substance selected from MgO, FeO or CaO; and or
- d) additional particles of a non-metallic compound, selected from peroxides, nitrides, carbides or silicates,
- a) verbrennbare Siliciumteilchen, gegebenenfalls im Gemisch mit verbrennbaren Aluminiumteilchen;
- b) als Hauptgewichtsanteil des Gemisches Siliciumcarbid als Feuerfest-Teilchen; und
- c) zusätzliche Metalloxid-Teilchen einer anderen Substanz, ausgewählt aus MgO, FeO oder CaO; und/oder
- d) zusätzliche Teilchen einer nicht-metallischen Verbindung, ausge wählt aus Peroxiden, Nitriden, Carbiden oder Silicaten.
- a) combustible silicon particles, optionally in a mixture with combustible aluminum particles;
- b) as the main weight fraction of the mixture silicon carbide as refractory particles; and
- c) additional metal oxide particles of another substance selected from MgO, FeO or CaO; and or
- d) additional particles of a non-metallic compound, selected from peroxides, nitrides, carbides or silicates.
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