NL8503317A

NL8503317A - Werkwijze voor het vormen van een vuurvaste massa op een oppervlak, alsmede materiaalmengsel ten gebruike bij het vormen van dergelijke vuurvaste massa's.

Info

Publication number: NL8503317A
Application number: NL8503317A
Authority: NL
Original assignee: Glaverbel
Priority date: 1985-01-26
Filing date: 1985-11-30
Publication date: 1986-08-18
Also published as: JPH0521865B2; JPS61275170A; GB2170191A; CN85108731B; ZA859145B; KR910006896B1; DE3540887A1; GB8502008D0; FR2576592B1; US4792468A; SE462970B; GB2170191B; CA1247150A; FR2576592A1; ES549704A0; KR860005766A; ES8802605A1; BR8506188A; IL77490A; CN85108731A

Description

NL 33090-Kp/dJ/cs ‘5 &

Werkwijze voor het vormen van een vuurvaste massa op een oppervlak, alsmede materiaalmengsel ten gebruike bij het vormen van dergelijke vuurvaste massa's.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vormen van een vuurvaste massa op een oppervlak, waarbij de werkwijze bestaat uit het spuiten tegen dat oppervlak van een mengsel van vuurvaste deeltjes en oxi-5 deerbare deeltjes, welke exothermisch reageren met zuurstof teneinde voldoende hitte te ontwikkelen om tenminste de oppervlakken van de vuurvaste deeltjes te verzachten of te doen smelten, en zo de vorming van de genoemde vuurvaste massa tot stand te brengen.

10 De onderhavige uitvinding heeft eveneens betrekking op een materiaalmengsel voor het spuiten tegen een oppervlak teneinde een vuurvaste massa te vormen, waarbij een dergelijk mengsel vuurvaste deeltjes tezamen met deeltjes van een exothermisch oxideerbaar materiaal omvat.

15 Werkwijzen van de in de aanhef genoemde soort zijn bijzonder geschikt voor het heet herstellen van ovens en andere vuurvaste inrichtingen. Tevens zijn deze bruikbaar in » de vorming van vuurvaste componenten, bijvoorbeeld voor het bedekken van oppervlakken van vuurvaste metalen of andere 20 vuurvaste substraten, en in het bijzonder voor de vorming van vuurvaste bekledingen op onderdelen die vooral gevoelig zijn voor erosie. In het geval van het herstellen van een oven, kunnen dergelijke werkwijzen, en worden deze bij voorkeur, in hoofdzaak geëxploiteerd bij de werktemperatuur van de oven.

25 Bovendien kan in bepaalde gevallen, bijvoorheeld het herstellen van een bovenbouw van een glassmeltoven, het herstel tot stand worden gebracht, terwijl de oven nog in werking is.

Het is belangrijk dat de gevormde vuurvaste massa een hoge kwaliteit heeft, zodat deze gedurende een lange 30 periode bruikbaar is. Gevonden is, dat het vermogen van een dergelijke massa om erosie en andere belastingen, in het bijzonder thermische belastingen, waaraan deze waarschijnlijk zal worden onderworpen gedurende zijn levensduur te weerstaan, niet alleen afhankelijk is van zijn samenstelling, maar

r\ r? ' '7 */ J

r\ ^ λ ^1/ I .*ί - 2 - tevens van zijn structuur, en dat de structuur van de vuurvaste massa sterk wordt beïnvloed door de wijze waarop de massa wordt gevormd uit het gespoten materiaal.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding een 5 nieuwe werkwijze te verschaffen voor het vormen van een vuurvaste massa op een oppervlak, waarbij de werkwijze bepaalde voordelen verschaft welke hierna worden verklaard.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt een werkwijze verschaft voor het vormen van een vuurvaste massa op een op-10 pervlak, waarbij de werkwijze bestaat uit het spuiten tegen dat oppervlak van een mengsel van vuurvaste deeltjes en oxi-deerbare deeltjes, welke exothermisch reageren met zuurstof teneinde voldoende hitte te ontwikkelen om tenminste de oppervlakken van de vuurvaste deeltjes te verzachten of te doen 15 smelten, en zo de vorming van de genoemde vuurvaste massa tot stand te brengen, met het kenmerk, dat de korrelgrootte van de deeltjes, die in het mengsel worden gespoten, zodanig is, dat het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de vuurvaste deeltjes groter is dan het gemiddelde van de 80% 20 en 20% korrelgroottes van de oxideerbare deeltjes en dat de spreidingsfactor van het grote traject (zoals hierna gedefinieerd) van de vuurvaste deeltjes tenminste 1,2 bedraagt.

De hierin gebezigde uitdrukking "% korrelgrootte" met betrekking tot de materiaaldeeltjes geeft aan, dat een 25 procentueel gewichtsdeel van de deeltjes door een zeef gaat met een maaswijdte van die grootte, en verwijzingen naar het gemiddelde van twee korrelgroottes zijn verwijzingen naar de helft van de som van die korrelgroottes.

De hierin gebezigde uitdrukking "spreidingsfactor 30 van het grote traject" [f(G)] met betrekking tot een bepaalde soort van deeltjes komt overeen met de factor: 2 (G - G ) f(G, > ^ 80 + 20 waarin Gqq de 80% korrelgrootte van de deeltjes van die soort voorstelt en G2Q de 20% korrelgrootte van de deeltjes 35 van die soort voorstelt.

In het algemeen hebben monsters van deeltjes van een bepaald materiaal een verdeling over het grote traject welke 35 0 5 3 1 7 «Μ» ϋ - 3 - de vorm van een klokcurve aanneemt, en wanneer de cumulatieve verdeling, dat wil zeggen het gewichtsdeel dat een zeef met een gegeven maaswijdte passeert, op een lineaire schaal wordt uitgezet tegen de zeefmaaswijdte, welke laatste is uitgezet 5 op een logarithmische schaal, is het resultaat een S-kromme, welke in het algemeen recht is tussen de punten, welke overeenkomen met de 80% en 20% korrelgroottes van de te beproeven deeltjes.

Gevonden werd, dat het in acht nemen van de gespeci-10 ficeerde omstandigheden met betrekking tot de korrelgrootte van de gespoten deeltjes de betrouwbaarheid en consistentie waarmee zeer duurzame vuurvaste afzettingen kunnen worden gevormd onder bepaalde werkwijzeomstandigheden bevordert. Het is zeer verrassend, dat de korrelgrootte van de gespoten deel-15 tjes een dergelijk effect heeft op de kwaliteit van het vuurvaste product, in het bijzonder omdat gevonden is, dat dit voordeel zelfs toeneemt, wanneer de werkwijze onder zodanige omstandigheden wordt uitgevoerd, dat de gespoten vuurvaste deeltjes volledig gesmolten worden. De betrouwbare en 20 consistente vorming van een duurzame vuurvaste massa door de toepassing van een werkwijze volgens de onderhavige uitvinding wordt toegeschreven aan de aanleg van dat vuurvaste product om betrekkelijk minder poreus en betrekkelijk vrij van barsten te zijn ten opzichte van een vuurvast product dat 25 wordt gevormd door een werkwijze, waarin de genoemde omstandigheden van de deeltjeskorrelgrootte niet in acht wordt genomen, maar welke anderszins gelijk is. De hoge spreidings-factor van het grote traject draagt waarschijnlijk bij aan dit resultaat, maar het is echter gevonden, dat het in acht 30 nemen van die factor alleen niet voldoende is om goede resultaten op te leveren. Niettegenstaande de brede spreiding van het grote traject van de vuurvaste deeltjes is gebleken, dat de oxideerbare deeltjes een kleinere gemiddelde grootte (zoals hiervoor gedefinieerd) moeten hebben, daar anders het 35 voordeel, waarnaar verwezen werd met betrekking tot de kwaliteit van de door de werkwijze gevormde vuurvaste massa's, niet wordt verkregen. Het zal duidelijk zijn, dat voor een bepaalde verhouding van oxideerbare deeltjes met een gegeven S ^ " ·/ .4 -* ' - 4 - samenstelling, welke aanwezig zijn in een mengsel, het aantal van dergelijke aanwezige deeltjes omgekeerd evenredig is met de derde macht van hun gemiddelde grootte. Het is belangrijk, dat een groot aantal van dergelijke deeltjes aanwezig is ten-5 einde een directe stralingsverhitting van in hoofdzaak alle vuurvaste deeltjes gedurende het spuiten mogelijk te maken.

In de voorkeursuitvoeringen van de uitvinding is het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de vuurvaste deeltjes niet groter dan 2,5 mm. De toepassing van deze voor-10 waarde begunstigt de gelijkmatige voortschrijding van de werkwijze zowel met betrekking tot de deeltjestoevoer naar en -stroom door de lans. Teneinde deze gelijkmatige werking verder te bevorderen, verdient het in het bijzonder de voorkeur dat de 90% korrelgrootte van de vuurvaste deeltjes niet 15 groter is dan 4 mm.

Voordeligerwijs bedraagt het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de vuurvaste deeltjes niet meer dan 1 mm en de 90% korrelgrootte van de vuurvaste deeltjes niet meer dan 2 mm. De toepassing van dit aspect bevordert niet 20 alleen een betere gelijkmatige werking, maar tevens is gevonden, dat wanneer grotere deeltjes worden gebruikt, deze af en toe de neiging hebben om terug te kaatsen van een oppervlak, waartegen zij worden gespoten, waardoor de hoeveelheid materiaal, welke wordt afgezet om een vuurvaste massa te vor-25 men, afneemt. Dit is vooral het geval, wanneer de deeltjes worden gespoten tegen een bovenoppervlak. Door het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de vuurvaste deeltjes en hun 90% korrelgrootte onder deze waarden te houden, wordt deze neiging sterk verminderd.

30 Bij voorkeur is het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de vuurvaste deeltjes tenminste 50 ym. De toepassing van dit voorkeursaspect draagt ertoe bij om een onderdrukking van de oxidatiereacties, welke plaatsvinden gedurende het spuiten van het mengsel, te voorkomen door vuur-35 vaste deeltjes welke te klein zijn.

Bij voorkeur bedraagt de spreidingsfactor van het grote traject (zoals hierin gedefinieerd) van de vuurvaste deeltjes tenminste 1,3. Dit heeft verder een gunstige invloed J Ij ·:. 0 0 17 e é* - 5 - op een vermindering in poreusheid van een vuurvast product, dat wordt gevormd bij het spuiten van het mengsel.

Voordeligerwijs is de spreidingsfactor van het grote traject (zoals hierin gedefinieerd) van de vuurvaste deeltjes 5 niet hoger dan 1,9. Deze toestand is gunstig voor het verminderen van de ontmenging van verschillende groottes van vuurvaste deeltjes door uitzakking gedurende de opslag of het hanteren, bijvoorbeeld gedurende de toevoer naar de lans.

In voorkeursuitvoeringen van de uitvinding is de 10 spreidingsfactor van het grote traject (zoals hierin gedefinieerd) van de oxideerbare deeltjes niet groter dan 1,4. In tegenstelling met de spreidingsfactor van het grote traject van de vuurvaste component van het mengsel dient een hoge spreidingsfactor van het grote traject voor de oxideerbare 15 deeltjes niet te worden nagestreefd, aangezien deze de uniformiteit van de oxidatiereacties tegenwerkt, welke uniformiteit wenselijk is voor de vorming van een vuurvaste massa met hoge kwaliteit. De spreidingsfactor van het grote traject (zoals hierin gedefinieerd) van de oxideerbare deeltjes kan bijvoor-20 beeld 1,3 of minder bedragen.

Voordeligerwijs is het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de oxideerbare deeltjes niet groter dan 50 um. Deeltjes met een dergelijke korrelgrootte worden gemakkelijk geoxideerd, waardoor een snelle ontwikkeling van hitte 25 gedurende het spuiten van het mengsel wordt begunstigd.

Een dergelijke snelle oxidatie en ontwikkeling van hitte gedurende het spuiten wordt verder bevorderd, wanneer, bij voorkeur, de 90% korrelgrootte van de oxideerbare deeltjes niet groter is dan 50 um.

30 Teneinde een snelle oxidatie verder te bevorderen, verdient het de voorkeur, dat het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de oxideerbare deeltjes niet groter is dan 15 um. De toepassing van dit voorkeursaspect stelt de oxidatiereacties in staat voldoende snel te verlopen, zodat een 35 in wezen volledige verbranding van de oxideerbare deeltjes verzekerd is zonder onnodig de kosten van de uitgangsmaterialen te verhogen.

Onverbrandbare deeltjes met verschillende samenstel- - 6 - lingen kunnen in de onderhavige uitvinding worden toegepast, uiteraard in afhankelijkheid van de vereiste samenstelling van de vuurvaste massa, welke wordt afgezet bij het spuiten van het mengsel. In het algemeen is het voor de verenigbaar-5 heid tussen een dergelijke vuurvaste afzetting en een oppervlak van een vuurvast substraat, waarop de afzetting is gevormd en waaraan deze dient te blijven hechten, wenselijk dat de afzetting materiaal bevat dat een soortgelijke chemische samenstelling heeft als het in het substraat aanwezige mate-10 riaal. Indien deze algemene richtlijn niet wordt gevolgd, kunnen er problemen ontstaan welke veroorzaakt worden door de chemische onverenigbaarheid tussen de afzetting en het substraat, of door een groot verschil tussen hun thermische uit-zettingscoefficiënten, hetgeen kan leiden tot buitengewone 15 thermische spanningen aan hun grensvlakken en tot het afschilferen van de afgezette vuurvaste massa. De meest geschikte materialen voor het vormen van de genoemde vuurvaste deeltjes bevat één of meer van sillimaniet, mulliet, zircoon, Si02,

Zr02, A1202, MgO.

20 Bij voorkeur is tenminste een gedeelte van het vuur vaste materiaal eerder gebrand tot een temperatuur, welke hoger is dan 0,7 maal het smeltpunt ervan, uitgedrukt in kelvin. Een dergelijke warmtebehandeling heeft een gunstig effect op de verschillende vuurvaste materialen wat betreft 25 het bevorderen van de vorming van een vuurvaste afzetting met een hoge kwaliteit. Bij sommige materialen, zoals magnesia, drijft een dergelijke warmtebehandeling het moleculaire water, dat in dat materiaal is gebonden, uit. In het geval van andere materialen, zoals bijvoorbeeld silica, verandert een derge-30 lijke warmtebehandeling op gunstige wijze de kristallogra-fische structuur voor het onderhavige doel.

Wanneer het vuurvaste materiaal silicadeeltjes bevat, is gevonden, dat de mineralogische vorm van het silica een belangrijke invloed heeft op de vorm van het silica, dat is 35 opgenomen in een door het spuiten van het mengsel gevormde vuurvaste massa, niettegenstaande dat het silica volledig kon zijn gesmolten gedurende het spuiten. Bij voorkeur is tenminste 90 gew.% van enig silica, dat in het genoemde vuurvaste mate- Λ r Λ - =».· .1

• ' · J Q i J

- 7 - ' * riaal van het genoemde mengsel aanwezig is, in de vorm van tridymiet en/of cristobaliet, aangezien dit de beste resultaten oplevert.

Het is inderdaad in het algemeen gebleken, dat de 5 kristallografische structuur van het met behulp van een werkwijze volgens de onderhavige uitvinding gevormde vuurvaste product sterk wordt beïnvloed, zo niet bepaald, door de vorm en grootte van het gespoten materiaal. Het wordt aangenomen, dat zelfs wanneer de gespoten vuurvaste deeltjes volledig wor-10 den gesmolten, er bepaalde kristallieten achterblijven in de vloeibare toestand om zo de wijze waarop de herkristallisatie plaatsvindt bij de navolgende stolling te beïnvloeden.

Voordeligerwijs omvatten de genoemde oxideerbare deeltjes deeltjes van silicium, aluminium, magnesium en zir-15 conium of mengsels daarvan. Deeltjes van dergelijke materialen kunnen snel worden geoxideerd met een hoge bijkomende ontwikkeling van hitte en daarbij zelf vuurvaste oxiden vormen, waardoor deze bijgevolg zeer geschikt zijn voor toepassing in de onderhavige uitvinding.

20 Vanwege economische redenen verdient het de voorkeur, dat de genoemde oxideerbare deeltjes in een hoeveelheid welke niet groter is dan 20 gew.% van het genoemde mengsel aanwezig zijn. Tevens is er in zoverre een technische reden voor die grenswaarde, dat indien grotere gedeelten van oxideerbaar ma-25 teriaal worden gebruikt, het werkoppervlak oververhit kan raken.

De onderhavige uitvinding verschaft tevens een mate-riaalmengsel voor het spuiten tegen een oppervlak teneinde een vuurvaste massa te vormen, waarbij een dergelijk mengsel 30 vuurvaste deeltjes tezamen met deeltjes van een exothermisch oxideerbaar materiaal omvat, met het kenmerk, dat de exothermisch oxideerbare deeltjes aanwezig zijn in een hoeveelheid tussen 5-30 gew.% van het genoemde mengsel en de korrelgrootte van de genoemde deeltjes zodanig is, dat het gemiddelde van de 35 80% en 20% korrelgroottes van de vuurvaste deeltjes groter is dan het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de oxideerbare deeltjes en dat de spreidingsfactor van het grote traject (zoals hierin gedefinieerd) van de vuurvaste deeltjes tenminste 1,2 bedraagt.

O 0 I / 'J - 8 -

Een dergelijk mengsel draagt bij aan het gemak waarmee duurzame vuurvaste massa's kunnen worden gevormd door de verbranding van de oxideerbare deeltjes gedurende het spuiten tot stand te brengen, en de toegestane breedte voor de sprei-5 ding van het korrelgroottetraject van de vuurvaste deeltjes heeft een gunstig effect op de productiekosten van het mengsel. Het genoemde mengsel kan worden gevormd door gebruik te maken van vuurvaste deeltjes die gemakkelijk verkrijgbaar zijn door een geschikte keuze van de groottebewerkingen.

10 Voordeligerwijs is het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de vuurvaste deeltjes niet groter dan 2,5 mm. Het toepassen van deze voorwaarde is gunstig voor een gelijkmatige toevoer van de deeltjes naar en door een lans, welke wordt gebruikt voor het spuiten van de deeltjes. Ten-15 einde deze gelijkmatige toevoer verder te bevorderen, verdient het vooral de voorkeur, dat de 90% korrelgrootte van de vuurvaste deeltjes niet groter is dan 4 mm.

Bij voorkeur is het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de vuurvaste deeltjes niet groter dan 1 mm 20 en de 90% korrelgrootte van de vuurvaste deeltjes niet groter dan 2 mm. De toepassing van dit aspect bevordert niet alleen een betere gelijkmatige toevoer van de deeltjes, maar tevens is gebleken, dat indien grotere deeltjes worden gebruikt, deze af en toe de neiging hebben terug te kaatsen, wanneer deze 25 worden gespoten tegen een oppervlak, waardoor de hoeveelheid van materiaal, welke wordt afgezet teneinde een vuurvaste massa te vormen, afneemt. Dit is vooral het geval, wanneer de deeltjes worden gespoten tegen een bovenoppervlak. Door het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de vuur-30 vaste deeltjes en hun 90% korrelgrootte beneden deze waarden te houden, neemt deze neiging sterk af.

Voordeligerwijs bedraagt het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de vuurvaste deeltjes tenminste 50 urn. De toepassing van dit voorkeursaspect draagt bij tot 35 het voorkomen van een onderdrukking van de oxidatiereacties, welke plaatsvinden wanneer het mengsel wordt gespoten, door vuurvaste deeltjes die te klein zijn.

Bij voorkeur is de spreidingsfactor van het grote traject (zoals hierin gedefinieerd) van de vuurvaste deeltjes ü f- ^ ? ~ 7 v -J 5 - 9 - tenminste 1,3. Dit begunstigt verder een vermindering in de poreusheid van een vuurvast materiaal, dat wordt gevormd wanneer het mengsel wordt gespoten.

Voordeligerwijs is de spreidingsfactor van het grote 5 traject (zoals hierin gedefinieerd) van de vuurvaste deeltjes niet groter dan 1,9. Dit begrenst de spreiding van het grote traject van die deeltjes zodanig, dat een gegeven monster een betrekkelijk laag aandeel van deeltjes heeft, welke in vergelijking ofwel zeer klein of zeer groot zijn. De toepassing 10 van dit aspect levert een verminderde neiging op voor de deeltjes om te ontmengen door uitzakken gedurende het transport van de ene plaats naar de andere of zelfs terwijl deze aanwezig zijn in een trechter van een spuitmachine.

In voorkeuruitvoeringen van de uitvinding is de 15 spreidingsfactor van het grote traject (zoals hierin gedefinieerd) van de oxideerbare deeltjes niet groter dan 1,4. In tegenstelling tot de spreidingsfactor van het grote traject van de vuurvaste component van het mengsel dient een hoge spreidingsfactor van het grote traject voor de oxideerbare 20 deeltjes niet te worden nagestreefd, omdat deze factor de uniformiteit van de oxidatiereacties tegenwerkt, welke uniformiteit wenselijk is voor de vorming van een vuurvaste massa met een hoge kwaliteit wanneer het mengsel wordt gespoten. De spreidingsfactor van het grote traject (zoals 25 hierin gedefinieerd) van de oxideerbare deeltjes kan bijvoorbeeld 1,3 of kleiner zijn.

Voordeligerwijs is het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de oxideerbare deeltjes niet groter dan 50 urn. Deeltjes met een dergelijke korrelgrootte worden ge-30 makkelijk geoxideerd, waardoor een snelle ontwikkeling van hitte wordt begunstigd, wanneer het mengsel wordt gespoten.

Wanneer het mengsel wordt gespoten, wordt een dergelijke snelle oxidatie en ontwikkeling van hitte verder bevorderd wanneer, bij voorkeur, de 90% korrelgrootte van de oxi-35 deerbare deeltjes niet groter is dan 50 urn.

Teneinde een snelle oxidatie verder te bevorderen, verdient het de voorkeur, dat het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de oxideerbare deeltjes niet groter is

r* r? r- ^ 7 j J

- 10 - dan 15 μπι. De toepassing van dit voorkeursaspect stelt de oxidatiereacties, die plaatsvinden wanneer het mengsel wordt gespoten, in staat voldoende snel te verlopen teneinde een in hoofdzaak volledige verbranding van de oxideerbare deeltjes 5 te garanderen zonder onnodig de kosten van de uitgangsmaterialen te verhogen.

In de onderhavige uitvinding kunnen onverbrandbare deeltjes met verschillende samenstellingen worden gebruikt, hetgeen uiteraard afhankelijk is van de vereiste samenstel-10 ling van de vuurvaste massa, welke bij het spuiten van het mengsel wordt af gezet.. In het algemeen is het voor de verenigbaarheid tussen een dergelijke vuurvaste afzetting en een oppervlak van een vuurvast substraat, waarop deze wordt afgezet en waaraan deze dient te blijven hechten, wenselijk dat 15 de afzetting materiaal bevat dat een soortgelijke chemische samenstelling heeft als het in het substraat aanwezige materiaal. Wanneer deze algemene richtlijn niet wordt gevolgd, kunnen er problemen ontstaan welke afkomstig zijn van de chemische onverenigbaarheid tussen de afzetting en het sub-20 straat of van een groot verschil tussen hun thermische uit-zettingscoefficiënten, hetgeen kan leiden tot een buitengewone thermische spanning aan hun grensvlakken en het afschilferen van de afgezette vuurvaste massa. De meest geschikte materialen voor het vormen van de genoemde vuurvaste deeltjes 25 omvatten sillimaniet, mulliet, zircoon, Si02, Zr02, A12C>3,

MgO of mengsels daarvan.

Bij voorkeur is tenminste een bepaalde hoeveelheid van het vuurvaste materiaal eerder gebrand tot een temperatuur, welke hoger is dan 0,7 maal het smeltpunt ervan, uitge-30 drukt in kelvin. Een dergelijke warmtebehandeling heeft een gunstige invloed op de verschillende vuurvaste materialen wat betreft het bevorderen van de vorming van een vuurvaste afzetting met een hoge kwaliteit, wanneer het mengsel wordt gespoten. Bij sommige materialen, zoals magnesia, drijft een 35 dergelijke warmtebehandeling enig moleculair water, dat gebonden is in dat materiaal, uit. In het geval van andere materialen, zoals bijvoorbeeld silica, verandert een dergelijke warmtebehandeling de kristallografische structuur op een voor w o ! / Λ Λ Λ ' · - 11 - het onderhavige doel gunstige wijze. De vuurvaste deeltjes kunnen gemakkelijk worden verkregen door een geschikte keuze van de groottebewerkingen.

Wanneer het vuurvaste materiaal silicadeeltjes om-5 vat, is gevonden, dat de mineralogische vorm van het silica een belangrijke invloed heeft op de vorm van het silica, dat is opgenomen in de door het spuiten van het mengsel gevormde vuurvaste massa, niettegenstaande dat het silica gedurende het spuiten volledig kon zijn gesmolten. Gevonden is, om tot 10 de beste resultaten te komen, dat tenminste 90 gew.% van enig silica, dat in het genoemde vuurvaste materiaal van het genoemde mengsel aanwezig is, bij voorkeur in de vorm van tri-dymiet en/of cristobaliet is.

In het algemeen is inderdaad gebleken, dat de kristal-15 lografische structuur van het met behulp van een werkwijze volgens-de onderhavige uitvinding gevormde vuurvaste product sterk wordt beïnvloed, zo niet bepaald, door de vorm en grootte van het gespoten materiaal. Aangenomen wordt, dat zelfs wanneer de gespoten vuurvaste deeltjes volledig gesmol-20 ten raken, sommige kristallieten in de gesmolten toestand overblijven teneinde de wijze waarop de herkristallisatie plaatsvindt bij de navolgende stolling te beïnvloeden.

Voordeligerwijs omvatten de genoemde oxideerbare deeltjes deeltjes van silicium, aluminium, magnesium en zir-25 conium of mengsels daarvan. Deeltjes van dergelijke materialen kunnen snel worden geoxideerd met een hoge bijkomende ontwikkeling van hitte en daardoor zelf vuurvaste oxiden vormen, en zijn bijgevolg zeer geschikt voor toepassing in de onderhavige uitvinding.

30 Vanwege economische redenen verdient het de voorkeur, dat de genoemde oxideerbare deeltjes aanwezig zijn in een hoeveelheid welke niet hoger is dan 20 gew.% van het genoemde mengsel.

Hierna volgen enkele voorbeelden van werkwijzen en 35 materiaalmengsels volgens de onderhavige uitvinding.

In voorbeelden I en II wordt eveneens verwezen naar de bijgevoegde tekening, welke een grafiek toont van de cumulatieve verdeling van de verschillende soorten van gebruikte ! % ' ‘ Of n 1

t 'J J ύ 0 IJ

- 12 - deeltjes, dat wil zeggen de gewichtsverhouding welke door een zeef met een gegeven maaswijdte, waarbij de cumulatieve verdeling is uitgezet op een lineaire schaal tegen de maaswijdte van de zeef, welke op een logarithmische schaal is uitgezet.

5 VOORBEELD I

Een mengsel van deeltjes werd bereid, welk mengsel bestond uit 20 gew.% silicium en 80 gew.% silica. Het silica werd verkregen door van kwartszand gemaakte stenen te vergruizelen, welke vooraf gebrand waren bij een temperatuur van 10 tenminste 1400°C. Dankzij het branden waren twee gew.delen van het silica in de vorm van tridymiet en drie gew.delen in de vorm van cristobaliet.

De grafieken van de cumulatieve verdeling van het grote traject van het gebruikte silicium en silica zijn weer-15 gegeven in de bijgevoegde tekening.

De korrelgrootte van de verschillende deeltjes is eveneens vermeld in de volgende tabel, waarin ¢=20' ^80 en ^90 respectievelijk de 20%, 80% en 90% korrelgroottes van de deeltjes voorstellen en f(G) de hierin gedefinieerde spreidings-20 factor van het grote traject voorstelt.

Materiaal G2Q ym GgQ ym GgQ ym f(G)

Si 3 14 19,5 1,29

Si02 170 1020 1450 1 ,43

Het deeltjesmengsel werd uitgeworpen met een hoeveel-25 heid van 1 kg/min in een stroom van zuurstof, welke werd aangevoerd met 200 1/min, onder toepassing van een apparaat, zoals dit is beschreven in het Britse octrooischrift No. 1.330.895, teneinde een uniforme klevende vuurvaste deklaag op een silica-ovenwand, welke een temperatuur had tussen 30 1200°C en 1250°C, te vormen. De toepassing van het mengsel leidde tot de vorming van in wezen barstvrije vuurvaste deklagen welke zeer goed aan het werkoppervlak kleefden. Bovendien werd gevonden, dat de grens tussen de afgezette deklaag en de oorspronkelijke wand zelfs in wezen barstvrij was, wan-35 neer de deklaag met een dikte van 5 cm of meer werd afgezet.

De aanwezigheid van grenslaagbarsten is een bijzonder pro- iiUÓ I i - 13 - bleem bij het afzetten van silicadeklagen op silicawanden.

Bij wijze van vergelijking werd gevonden, dat wanneer een mengsel, welk een korrelgrootte had die afweek van die van de uitvinding, met behulp van een soortgelijke werkwijze werd ge-5 spoten, zelfs wanneer de dikte van de deklaag maar 1 cm bedroeg, scheuren aanwezig waren in zowel de deklaag zelf als bij zijn grenslaag met het werkoppervlak van de wand.

Het deeltjesvormige vuurvaste materiaal, dat in het uitgangsmengsel ten behoeve van deze vergelijking werd gesub- 10 stitueerd, was natuurlijk kwartszand met de volgende korrelgrootte .

Materiaal G2q ym GgQ ym Gg0 ym f(G)

Kwartszand 55 190 250 1,1

VOORBEELD II

15 Een mengsel van deeltjes werd bereid, dat bestond uit 8 gew.% silicium, 4 gew.% aluminium en 88 gew.% magnesia. Het gebruikte magnesia was natuurlijk magnesia dat gebrand was bij 1900°C om het te dehydrateren.

Het gebruikte silicium had de in voorbeeld I gespe- 20 cificeerde korrelgrootte. De grafieken van de cumulatieve ver-deling van de korrelgrootte van het gebruikte aluminium en magnesia zijn eveneens weergegeven in de bijgevoegde tekening.

De korrelgrootte van de verschillende deeltjes is eveneens vermeld in de volgende tabel.

25 Materiaal G2Q ym Ggg ym Ggo ym f(G)

Si 3 14 19,5 1,29

Al 4,6 15 19,5 1,06

Si + Al 3,5 14,4 19,5 1,22

MgO 90 1110 1500 1,7 30 Het deeltjesmengsel werd door hetzelfde apparaat als in voorbeeld I uitgestoten teneinde een uniforme aanhechtende vuurvaste deklaag op een ovenwand, welke was opgebouwd uit vuurvaste basisstenen die voornamelijk bestonden uit magnesia en welke wand een temperatuur had hoger dan 1000°C, te vormen.

35 De toepassing van het mengsel leidde tot de vorming van vuurvaste deklagen met een lage poreusheid welke zeer goed kleef- -T -1 y - 14 - den aan het werkoppervlak.

VOORBEELD III

Een deeltjesmengsel werd bereid, dat bestond uit 6 gew.% silicium, 6 gew.% aluminium en 88 gew.% zircoon/zir-5 conia en alumina. De vuurvaste deeltjes werden verkregen door gebruikte of gebroken elektrogegoten vuurvaste stenen, van het type dat verkrijgbaar is onder het handelsmerk "Corhart Zac", te vergruizelen. De benaderde gewichtssamenstelling van deze stenen was: A^O^ 65-75%; ZrÜ2 15-20%; S1O2 8-12%.

10 De silicium-, aluminium- en vuurvaste deeltjes hadden de volgende korrelgroottes:

Materiaal G2Q um GgQ um GgQ ym f (G)

Si 3 14 19,5 1,29

Al 4,6 15 19,5 1,06 15 Si + Al 3,6 14,8 19,5 1 ,21

Vuurvast materiaal 52,5 248 ^330 1,3

Dit uitgangsmengsel werd door hetzelfde apparaat als in de voorgaande voorbeelden uitgeworpen op een aluminium-houdende vuurvaste wand teneinde in wezen barstvrije deklagen 20 met lage poreusheid af te zetten.

P ~ .n a I* 17 ^ ‘J v %i J i /

Claims

1. Werkwijze voor het vormen van een vuurvaste massa op een oppervlak, waarbij de werkwijze bestaat uit het spuiten tegen dat oppervlak van een mengsel van vuurvaste deeltjes en oxideerbare deeltjes, welke exothermisch reageren met zuurstof 5 teneinde voldoende hitte te ontwikkelen om tenminste de oppervlakken van de vuurvaste deeltjes te verzachten of te doen smelten, en zo de vorming van de genoemde vuurvaste massa tot stand te brengen, met het kenmerk, dat de korrel-grootte van de deeltjes, welke in het mengsel worden gespoten, 10 zodanig is, dat het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de vuurvaste deeltjes groter is dan het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de oxideerbare deeltjes en dat de spreidingsfactor van het grote traject (zoals hierin gedefinieerd) van de vuurvaste deeltjes tenminste 1,2 is.

2. Werkwij ze volgens conclusie 1, met het ken merk, dat het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de vuurvaste deeltjes niet groter is dan 2,5 mm.

3. Werkwijze volgens conclusies 1 of 2, met het kenmerk, dat de 90% korrelgrootte van de vuurvaste deel- 20 tjes niet groter is dan 4 mm.

4. Werkwijze volgens conclusies 2 en 3, met het kenmerk, dat het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de vuurvaste deeltjes niet groter is dan 1 mm en de 90% korrelgrootte van de vuurvaste deeltjes niet groter 25 is dan 2 mm.

5. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de vuurvaste deeltjes tenminste 50 ym is.

6. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de spreidingsfactor van het grote traject (zoals hierin gedefinieerd) van de vuurvaste deeltjes tenminste 1,3 bedraagt.

7. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, 35 ui e t het kenmerk, dat de spreidingsfactor van het grote traject (zoals hierin gedefinieerd) van de vuurvaste deeltjes niet groter is dan 1,9. •Τ' T Λ *” ~7 Jt f ·- -,· v v ·.; t / - 16 -

8. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de spreidingsfactor van het grote traject (zoals hierin gedefinieerd) van de oxideerbare deeltjes niet groter is dan 1,4.

9. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de oxideerbare deeltjes niet groter is dan 50 μπι.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het ken-10 m e r k, dat de 90% korrelgrootte van de oxideerbare deeltjes niet groter is dan 50 urn.·

11. Werkwijze volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, dat het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de oxideerbare deeltjes niet groter is dan 15 μιη.

12. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk,, dat de vuurvaste deeltjes silli-maniet, mulliet, zircoon, Si02, Zr02, A1202r MgO of mengsels daarvan bevatten.

13. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, 20. e t het kenmerk, dat tenminste een bepaalde hoeveelheid van het vuurvaste materiaal vooraf is gebrand tot een temperatuur, welke hoger is dan 0,7 maal het smeltpunt ervan, uitgedrukt in kelvin.

14. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, 25. e t ' h e t kenmerk, dat tenminste 90 gew.% van enig silica, dat aanwezig is in het vuurvaste materiaal van het genoemde mengsel, in de vorm van tridymiet en/of cristobaliet is.

15. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, 30. e t het kenmerk, dat de genoemde oxideerbare deeltjes deeltjes bevatten van silicium, aluminium, magnesium, zirconium of mengsels daarvan.

16. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de genoemde oxideerbare deel- 35 tjes aanwezig zijn in een hoeveelheid welke niet hoger is dan 20 gew.% van het genoemde mengsel.

17. Materiaalmengsel voor het spuiten tegen een oppervlak teneinde een vuurvaste massa te vormen, waarbij een dergelijk vs -! rj ] ƒ - 17 - * > mengsel vuurvaste deeltjes tezamen met deeltjes van exother-misch oxideerbaar materiaal omvat, met het kenmerk, dat de exothermisch oxideerbare deeltjes aanwezig zijn in een hoeveelheid tussen 5-30 gew.% van het genoemde 5 mengsel en de korrelgrootte van de genoemde deeltjes zodanig is, dat het gemiddelde van de 80S en 20% korrelgroottes van de vuurvaste deeltjes groter is dan het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de oxideerbare deeltjes en dat de spreidingsfactor van het grote traject (zoals hierin gedefi-10 nieerd) van de vuurvaste deeltjes tenminste 1,2 bedraagt.

18. Materiaalmengsel volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de vuurvaste deeltjes niet groter is dan 2,5 mm.

19. Materiaalmengsel volgens conclusie 17 of 18, met 15 h e t kenmerk, dat de 90% korrelgrootte van de vuurvaste deeltjes niet groter is dan 4 mm.

20. Materiaalmengsel volgens conclusies 18 en 19, met het kenmerk, dat het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de vuurvaste deeltjes niet groter is dan 20. mm en de 90% korrelgrootte van de vuurvaste deeltjes niet groter is dan 2 mm.

21. Materiaalmengsel volgens een der conclusies 17-20, met het kenmerk, dat het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de vuurvaste deeltjes tenminste 25 50 μπι bedraagt.

22. Materiaalmengsel volgens een der conclusies 17-21, met het kenmerk, dat de spreidingsfactor van het grote traject (zoals hierin gedefinieerd) van de vuurvaste deeltjes tenminste 1,3 is.

23. Materiaalmengsel volgens een der conclusies 17-22, met het kenmerk, dat de spreidingsfactor van het grote traject (zoals hierin gedefinieerd) van de vuurvaste deeltjes niet groter is dan 1,9.

24. Materiaalmengsel volgens een der conclusies 17-23, 35met het kenmerk, dat de spreidingsfactor van het grote traject (zoals hierin gedefinieerd) van de oxideerbare deeltjes niet groter is dan 1,4.

25. Materiaalmengsel volgens een der conclusies 17-24, : ; J 1 I 7 - ' J 5 ƒ * - 18 - > met het kenmerk, dat het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de oxideerbare deeltjes niet groter is dan 50 urn.

26. Materiaalmengsel volgens conclusie 25, met het 5 kenmerk, dat de 90% korrelgrootte van de oxideerbare deeltjes niet groter is dan 50 μιη.

27. Materiaalmengsel volgens conclusie 26, met het kenmerk, dat het gemiddelde van de 80% en 20% korrelgroottes van de oxideerbare deeltjes niet groter is dan 15 urn.

28. Materiaalmengsel volgens een der conclusies 17-27, met het kenmerk, dat de genoemde vuurvaste deeltjes sillimaniet, mulliet, zircoon, SiC>2, Zr02/ A12C>3, MgO of mengsels daarvan bevatten.

29. Materiaalmengsel volgens een der conclusies 17-28, 15. e t het kenmerk, dat tenminste een bepaalde hoeveelheid van het vuurvaste materiaal vooraf is gebrand tot een temperatuur, welke hoger is dan 0,7 maal het smeltpunt ervan, uitgedrukt in keivin.

30. Materiaalmengsel volgens een der conclusies 17-29, 20 met het kenmerk, dat tenminste 90 gew.% van enig silica, dat in het genoemde vuurvaste materiaal van het genoemde mengsel aanwezig is, in de vorm van tridymiet en/of cristobaliet is.

31. Materiaalmengsel volgens een der conclusies 17-30, 25met het kenmerk, dat de genoemde oxideerbare deeltjes deeltjes van silicium, aluminium, magnesium, zirconium of mengsels daarvan bevatten.

32. Materiaalmengsel volgens een der conclusies 17-31, met het kenmerk, dat de genoemde oxideerbare deel- 30 tjes aanwezig zijn in een hoeveelheid welke niet groter is dan 20 gew.% van het genoemde mengsel. •J r; «v t j -j n! ij >J 1 ƒ