NL193002C

NL193002C - Opvullen en/of repareren van beschadigde silica-hittebestendige structuren.

Info

Publication number: NL193002C
Application number: NL8400479A
Authority: NL
Original assignee: Glaverbel
Priority date: 1983-02-18
Filing date: 1984-02-15
Publication date: 1998-07-03
Also published as: ZA841161B; US4542888A; GB2138927A; NL193002B; JPS59161681A; DE3405051C2; JPH065154B2; AU2450984A; GB8304619D0; AU559868B2; FR2541440B1; DE3405051A1; NL8400479A; GB2138927B; FR2541440A1; IT1178856B; IN161421B; CA1232744A; BE898889A; IT8467117A0

Description

1 193002

Opvullen en/of repareren van beschadigde silica-hittebestendige structuren

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het opvullen, bij voorkeur repareren van beschadigde silica-hittebestendige structuren in een werkomgeving bij een temperatuur boven 600°C door opspuiting van 5 een mengsel van fijn verdeelde deeltjes van exotherm oxideerbaar materiaal en deeltjes van silica ontbrandbaar hittebestendig materiaal.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit de Britse octrooiaanvrage GB 2.035.524 A. Volgens deze aanvrage gaat het om het repareren van holtes, door abetting van vuurvaste massa’s op vuurvaste oppervlakken door opspuiten van deeltjes van exotherm oxideerbaar materiaal en deeltjes van hittebesten-10 dig materiaal. De bekende methode is echter niet geschikt voor het herstellen van grote beschadigingen aan bijvoorbeeld cokes-ovenwanden.

De uitvinding beoogt thans een werkwijze te verschaffen die bijzonder geschikt is voor het repareren van vooral grote beschadigingen aan ovenwanden, met name bij cokesfabricage zonder de noodzaak van afkoelen van de oven.

15 Hiertoe omvat de uitvinding een werkwijze voor het opvullen, bij voorkeur repareren van beschadigde silica-hittebestendige structuren in een werkomgeving bij een temperatuur boven 600°C door opspuiting van een mengsel van fijn verdeelde deeltjes van exotherm oxideerbaar materiaal en deeltjes van silica ontbrandbaar materiaal, met het kenmerk, dat men eerste het beschadigde materiaal verwijdert, waarna men de daarbij achtergebleven holte opvult met één of meer glasachtige silicategels, welke tegels onderling 20 en/of met de achtergebleven wandstructuur innig worden verbonden door versmelting ten gevolge van het opspuiten van het mengsel.

De praktijk van de uitvinding resulteert in een economische en effectieve reparatie van silica-hittebestendige structuren. Omdat de reparatie plaatsvindt bij verhoogde temperatuur worden koel- en verwarmingstijden verkort en kunnen zelfs geëlimineerd worden indien de reparatie wordt uitgevoerd bij 25 praktisch bedrijfstemperatuur van de structuur, hetgeen in het bijzonder de voorkeur verdient. De totale tijdsduur, waarbij een dergelijke structuur buiten werking wordt gesteld, is derhalve bekort, vergeleken met het opnieuw betegelen bij lage of omgevingstemperatuur. Bovendien wordt elke kans op beschadiging van de bestaande tegels, die geen reparatie behoeven te ondergaan, door afkoeling tot een lage of omgevingstemperatuur (of door opnieuw verhitten tot bedrijfstemperatuur) sterk verminderd, dan wel geëlimineerd. Ook 30 de voor de werkelijke reparatie benodigde tijd is verminderd, vergeleken met reparatie die plaatsvindt door de vorming van hittebestendige massa in situ, zoals boven uiteengezet. Glasachtige silicategels zijn bovendien goedkoper dan de uitgangsmaterialen, die vaak in dergelijke technieken worden gebruikt.

Het opgevulde glasachtige silicategelwerk wordt op zijn plaats gebonden door een in situ gevormde coherente silica-hittebestendige massa. Een dergelijke binding kan gemakkelijk worden gerealiseerd onder 35 vorming van praktisch luchtdichte verbindingen tussen de giasachtige silicategels en de aangrenzende structuur.

Glasachtige silica heeft een kleine thermische expansiecoëfficiënt en is derhalve niet gevoelig voor thermische shock bij verhitting. De reparatie of andere aanvulling van de structuur kan gemakkelijk worden uitgevoerd door de glasachtige silicategels bij omgevingstemperatuur te plaatsen op de plek van de 40 reparatie of andere aanvulling met verhoogde temperatuur, waarbij de tegels op hun plaats worden gebonden. Binnen enkele dagen van voortgezette blootstelling aan hoge temperatuur is gebleken, dat de glasachtige silicategels geleidelijk kristalliseren tot silica in de vorm van tridymiet- en kristobalietkristalstruc-tuur, onder oplevering van dezelfde structuur welke verkregen wordt bij de normale silica-hittebestendige tegels, wanneer zij dezelfde fysische eigenschappen hebben. De glasachtige silicategels kunnen echter ook 45 bij hogere temperaturen dan de omgevingstemperatuur worden gebruikt. Het is verrassend dat de in situ gevormde silica-hittebestendige massa een effectieve binding vormt, niet slechts met de originele silica-hittebestendige structuur, maar ook met de toegevoegde glasachtige silicategels, terwijl de binding ten opzichte van de glasachtige silicategels effectief blijft tijdens en na de overgang van de toegevoegde silicategel van de glasachtige naar de kristallijne vorm.

50 Opgemerkt wordt, dat het Amerikaanse octrooischrift 4.017.960 een werkwijze beschrijft voor het repareren van beschadigde ovenwanden die niet van het silicatype zijn. Daarbij wordt de beschadigde wand opgevuid met een tegel van hetzelfde materiaal als de wand en dus geen glasachtig silicamateriaal zoals volgens de uitvinding. Bovendien wordt de tegel gelast met een zogenaamde "spersonic flame jet". Bij de uitvinding is hier geen sprake van. Overigens doet zich de problematiek die inherent is aan hittebestendige 55 silica ovenstructuren bij het Amerikaanse octrooischrift 4.017.960 niet voor.

Met voordeel is een dergelijke glasachtige silicategel praktisch volledig omzoomd met een coherente hittebestendige massa.

193002 2

Bij voorkeur heeft elke glasachtige silicategel een zodanige vorm en oriëntatie, dat één vlak ervan waartegen het genoemde mengsel wordt gespoten, afgeschuinde randen heeft. De afgeschuinde randen van de aangrenzende tegels geven derhalve aanleiding tot groeven, waarin de hittebestendige massa wordt gespoten. Hierdoor wordt tussen de aangrenzende tegels binding bewerkstelligd, terwijl bovendien een 5 steun voor de bekleding, indien aanwezig, wordt verschaft.

Enkele voorkeursuitvoeringsvormen volgens de uitvinding zullen thans worden besproken aan de hand van de tekening, waarin: figuren 1-3 respectievelijk eind-, zij- en bovenaanzicht van een glasachtige silicategel weergeven, 10 geschikt voor toepassing volgens de onderhavige werkwijze en figuur 4 een dwarsdoorsnede van een silica-hittebestendige wand toont, welke gerepareerd is volgens de uitvinding.

In figuren 1-3 van de tekeningen heeft een glasachtige silicategel, in het algemeen aangeduid met het 15 verwijzingscijfer 1, een vierkante dwarsdoorsnede. De randen 2 van het kopeinde 3 van de tegel zijn afgeschuind, onder vorming van groeven (aangegeven met het verwijzingscijfer 4 in figuur 4), wanneer dergelijke tegels op elkaar zijn gestapeld. Het staarteinde 5 van de tegel 1 is trapsgewijs uitgevoerd, onder verschaffing van een steunpunt, teneinde stapeling in verticale richting te bevorderen. Zie wederom figuur 4. In figuur 4 is een beschadigde silica-hittebestendige wand 6 gerepareerd door verwijdering van het 20 beschadigde hittebestendige materiaal, onder achterlating van een holte 7, omgeven door goed, origineel tegelwerk 8, terwijl de holte 7 is opgevuld onder gebruikmaking van glasachtige silicategels 1, zoals afgebeeld in figuren 1-3. Deze methode werd uitgevoerd praktisch bij de bedrijfstemperatuur van de installatie, waarvan de wand 6 deel uitmaakte.

Na het opnieuw betegelen werden de glasachtige silicategels 1 bekleed met een hittebestendige massa 25 9, die in situ werd gevormd met behulp van op zichzelf bekende opspuittechnieken.

In een specifiek praktisch voorbeeld werd een wand van een cokesoven gevormd uit silica-hittebestendige tegels in hoofdzaak in de tridymietvorm opnieuw betegeld, onder gebruikmaking van glasachtige silicategels bij een temperatuur van 1150°C. Al het slechte tegelwerk werd verwijderd en het te repareren gebied werd schoongemaakt. De vereiste glasachtige silicategels werden aangebracht, zonder 30 voorverhitting, aan de onderkant van de wand. De tegels werden vervolgens per laag op hun plaats gebracht, waarbij elke laag aan elkaar gebonden werd voorafgaande aan het aanbrengen van de volgende laag, met behulp van opspuiten. Na volledig betegelen werd het opnieuw betegelde gebied bekleed met hittebestendig materiaal, onder toepassing van dezelfde opspuittechniek.

Op deze manier werd een zeer hoogwaardige reparatie snel en goedkoop verkregen.

35 Na verloop van enkele dagen verblijf van de glasachtige silicategels in de cokesoven bleken de tegels te zijn uitgekristalliseerd en hun inwendige structuur te hebben aangenomen, die sterke overeenkomst vertoonde met die van het oorspronkelijke tegelwerk.

De samenstellingen van de glasachtige, uitgekristalliseerde en originele tegels zijn hieronder weergegeven (gewichtsdelen).

40 tegelwerk ruw glasachtige gekristalliseerde origineel silica- silica % silica % hittebestendig 45 materiaal %

Si02 92,00 94,85 95,00

CaO 4,12 4,25 2,80

MgO 0,10 0,10 50 Al203 0,38 0,39 0,80

Fe203 0,24 0,25 0,80

Na20 0,06 0,06 0,05 K20 0,07 0,07 0,05

Ti02 0,03 0,03 0,50 55 -_____--

Verlies tijdens branden 3,00 %.

Claims

3 193002 Het samenbinden en bekleden van de glasachtige silicategels vond plaats door opspuiten van een uitgangsmengsel van 87% siliciumdioxide, 12% silicium en 1% aluminium (per gewicht), aangevoerd bij een snelheid van 1 kg/min in 200 1 /min (normaal) zuurstof. Het verbruikte siliciumdioxide bestond uit 3 delen kristobaliet en 2 delen tridymiet (per gewicht) bij een korrelgrootte van tussen 0,1 en 2,0 mm. De silicium-5 en aluminiumdeeltjes hadden elk een gemiddelde deeltjesgrootte kleiner dan 10 pm, waarbij het silicium een soortelijk oppervlak van 4000 cm2/g had en het aluminium een soortelijk oppervlak van 6000 cm2/g. Bij verbranding van het silicium en aluminium werd een coherente silica-hittebestendige massa verkregen, welke verbonden was met het gerepareerde wandgebied. Teneinde de doelmatigheid van de onderhavige werkwijze te onderzoeken onder condities, die overeen-10 kwamen met die in een cokesoven, werden twee wanden gebouwd onder de in het boven genoemde voorbeeld vermelde omstandigheden. Eén van deze wanden werd op 1150°C gehouden. De andere wand werd herhaaldelijk onderworpen aan strenge thermische shocks door daarop tien keer een watermantel aan te brengen en dan opnieuw te verhitten tot 1150°C. Aan het eind van de proef werden de twee wanden onderzocht en ze bleken onderling geen verschillen te vertonen. 15

1. Werkwijze voor het opvullen, bij voorkeur repareren van beschadigde silica-hittebestendige wand- 20 structuren in een werkomgeving bij een temperatuur boven 600°C door opspuiting van een mengsel van fijn verdeelde deeltjes van exotherm oxideerbaar materiaal een deeltjes van silica ontbrandbaar hittebestendig materiaal, met het kenmerk, dat men eerst het beschadigde materiaal verwijdert, waarna men de daarbij achtergebleven holte opvult met één of meer glasachtige silicategels, welke tegels onderling en/of met de achtergebleven wandstructuur innig worden verbonden door versmelting ten gevolge van het opspuiten van 25 het mengsel.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de glasachtige silicategel(s) zodanig wordt(en) gevormd en georiënteerd dat één vlak ervan, waarvan de coherente hittebestendige massa wordt gevormd, afgeschuinde randen heeft. Hierbij 1 blad tekening