NL9001330A - Keramische smeltwerkwijze en poedermengsel voor het gebruik ervoor. - Google Patents

Description

Keramische smeltwerkwijze en poedermengsel voor het gebruikervoor.

Deze uitvinding heeft betrekking op een keramischesmeltwerkwijze waarin oxiderend gas en een mengsel van vuur¬vaste deeltjes en brandstofpoeder tegen een oppervlak wordengeprojecteerd en de brandstof verbrand wordt om voldoendewarmte te genereren zodat het vuurvaste poeder tenminste ge¬deeltelijk gesmolten of zachter wordt en een coherente vuur¬vaste massa geleidelijk wordt opgebouwd tegen dat oppervlak.

Deze uitvinding heeft eveneens betrekking op een ke¬ramisch smeltpoedermengsel dat een vuurvast poeder en eenbrandstofpoeder omvat, voor gebruik in een dergelijke kera¬mische smeltwerkwijze.

Keramische smeltwerkwijzen zijn bruikbaar voor devervaardiging van nieuwe vuurvaste lichamen, bijvoorbeeldlichamen van nogal gecompliceerde vormen, maar in de huidigecommerciële praktijk worden ze veelal gebruikt voor het bekle¬den of repareren van hete vuurvaste structuren, zoals smelt¬ovens of ovens van verschillende soorten, en ze maken het mo¬gelijk dat geërodeerde gebieden van de vuurvaste structuur(mits deze gebieden toegankelijk zijn) gerepareerd worden ter¬wijl de structuur in wezen op zijn bedrijfstemperatuur is enin sommige gevallen zelfs terwijl de structuur nog steeds wer¬kend is. In ieder geval is het wenselijk dat er geen opzette¬lijke afkoeling van de vuurvaste structuur is van zijn normalebedrijfstemperatuur. Het voorkomen van een dergelijke opzette¬lijke afkoeling heeft de neiging om de doelmatigheid van dekeramische smeltreacties te bevorderen, vermijdt verdere scha¬de aan de structuur tengevolge van de thermische spanningenveroorzaakt door een dergelijke afkoeling en/of door het daar¬opvolgende opnieuw verhitten tot bedrijfstemperatuur en helpteveneens om de smeltoven "down time" te verminderen.

In keramische smeltreparatiewerkwijzen wordt vuurvastpoeder, brandstofpoeder en oxiderend gas tegen de te reparerenplaats geprojecteerd en de brandstof wordt zodanig verbrand,dat het vuurvaste poeder tenminste gedeeltelijk gesmolten ofzachter wordt en een vuurvaste reparatiemassa wordt geleide¬lijk opgebouwd op de reparatieplaats. De gebruikte brandstof bestaat kenmerkend uit silicium en/of aluminium, alhoewel an¬dere materialen zoals magnesium en zirkonium ook gebruikt kun¬nen worden. Het vuurvaste poeder kan zodanig gekozen worden,dat de chemische samenstelling van de reparatiemassa zo dichtmogelijk overeenkomt met de samenstelling van de te reparerenvuurvaste oven, hoewel het kan worden gevarieerd, bijvoor¬beeld zodanig dat een bekleding van een hogere kwaliteits-vuurvaste massa op de basisstructuur wordt afgezet. In de ge¬wone praktijk wordt het brandstof- en vuurvaste poeder uit eenlans geprojecteerd als een mengsel in een stroom van oxiderenddragergas.

Tengevolge van de intense gegenereerde hitte bij hetverbranden van brandstofpoeders bij of dichtbij het oppervlakdat gerepareerd moet worden, wordt dat oppervlak eveneenszachter of gesmolten, en als resultaat wordt de reparatiemas¬sa, welke zelf in hoge mate samengesmolten is, sterk gebondenaan de gerepareerde wand, en een in hoge mate effectieve enduurzame reparatie resulteert. Voorgaande beschrijvingen vankeramische smeltreparatietechnieken zijn te vinden in de Brit¬se octrooischriften nrs. 1.330.894 en 2.110.200.

Tot dusverre is één van de meest wijdverspreide toe¬passingen van keramische smeltreparatiewerkwijzen geweest voorhet opknappen van cokesovens, die gevormd zijn uit silicium-oxide-vuurvaste materialen. Het standaard-keramische smeltpoe-der dat het meest gebruikt wordt voor de reparatie van sili-ciumoxide-vuurvaste ovens, omvat siliciumoxide te zamen metsilicium en eventueel aluminium als brandstofpoeder. Silicium-oxide-vuurvaste ovens zijn in feite het gemakkelijkste te re¬pareren door het tenminste gedeeltelijk keramisch smelten, om¬dat siliciumoxide-vuurvaste ovens van een relatief laag vuur¬vast kwaliteitsmateriaal zijn, zodat de temperaturen (bijvoor¬beeld 1800°C of meer) die in de keramische smeltreactiezonebereikt worden, gemakkelijk de vorming van een hechtende cohe¬rente reparatiemassa toestaat, en de vereisten ten aanzien vande kwaliteit van de vuurvaste massa van die reparatiemassazijn gewoonlijk niet hoger dan die van de oorspronkelijke si¬liciumoxide-vuurvaste structuur.

We hebben echter gevonden dat bepaalde problemen naarvoren komen bij het repareren van vuurvaste ovens van beterekwaliteit of in andere gevallen wanneer de vuurvaste kwali- teitsvereisten van de keramische smeltmassa in het bijzonderstringent zijn. Voorbeelden van vuurvast materiaal van hogekwaliteit zijn chroom-magnesiet, magnesiet-aluminiumoxide,aluminiumoxide-chroom, magnesiet-chroom, chroom, en magnesiet-vuurvaste massa's, hoog-aluminiumoxide-vuurvaste massa's, envuurvaste massa's die een aanzienlijke hoeveelheid zirkoniumbevatten, zoals Corhart (handelsmerk) Zac (een samengesmoltenaluminiumoxide-zirkoon-zirkoniumoxide-vuurvaste massa). Voorhet bereiken van de vorming van een keramische smeltmassa, dieeen vuurvaste kwaliteit heeft en/of samenstelling welke dievan dergelijke vuurvaste massa's van hoge kwaliteit benadertof ermee overeenkomt, is het niet altijd voldoende om eenstandaard keramisch smeltpoeder, zoals hierboven beschreven,te gebruiken.

Een bijzonder probleem dat naar voren komt in het ge¬val van een keramische smeltreparatiemassa welke onderworpenmoet worden aan zeer hoge temperaturen tijdens zijn werkzameleven, is de voorkoming van een fase in de reparatiemassa dieeen onvoldoende hoog verwekings- of smeltpunt heeft. Het cohe¬rent zijn van een reparatiemassa, die een dergelijke fase be¬vat, wordt bij hoge temperaturen verminderd en zijn weerstandtegen corrosie bij hoge temperaturen is eveneens niet zo goedals gehoopt mocht worden. In het algemeen wordt een vuurvastefase, die relatief minder fysisch bestendig is tegen hitte,ook gemakkelijker chemisch bij hoge temperaturen aangetast.

Het is een doel van deze uitvinding om een keramischesmeltwerkwijze te verschaffen, en een keramisch smeltpoedervoor gebruik in een dergelijke werkwijze, welke resulteert inde vorming van een smeltmassa waarin het voorkomen van eendergelijke vuurvaste fase van lage kwaliteit gereduceerd neigtte zijn, en in sommige uitvoeringsvormen van de uitvindingzelfs voorkomen kan worden.

Volgens deze uitvinding wordt er een keramischesmeltwerkwijze verschaft waarin oxiderend gas en een mengselvan vuurvaste en brandstofpoeders geprojecteerd worden tegeneen oppervlak en de brandstof verbrand wordt teneinde voldoen¬de warmte te genereren zodat het vuurvaste poeder tenminstegedeeltelijk gesmolten of zacht wordt en een coherente vuur¬vaste massa wordt geleidelijk tegen het oppervlak opgebouwd,met het kenmerk, dat het vuurvaste poeder aanwezig is in een verhouding van niet meer dan 15 gew.% van het totale mengselen tenminste twee metalen omvat gekozen uit aluminium, magne¬sium, chroom en zirkonium, en dat tenminste het grootste ge-wichtsgedeelte van het vuurvaste poeder bestaat uit één ofmeer van magnesiumoxide, aluminiumoxide en chroomoxide, en datde molaire verhoudingen van siliciumoxide en calciumoxide,aanwezig in het vuurvaste poeder (indien enig) voldoen aan devolgende uitdrukking: [Si02] % < 0,2 + [CaO] %.

De uitvinding verschaft eveneens een keramisch smelt-poeder, dat een mengsel is van vuurvaste en brandstofpoeders,voor het gebruik in een keramisch smeltproces, waarin oxide¬rend gas en het mengsel van vuurvaste en brandstofpoeders te¬gen een oppervlak worden geprojecteerd en de brandstof wordtverbrand, teneinde voldoende warmte te genereren zodat hetvuurvaste poeder tenminste gedeeltelijk gesmolten of zachtwordt, en een coherente vuurvaste massa wordt geleidelijk te¬gen het oppervlak opgebouwd, met het kenmerk, dat het brand¬stof poeder aanwezig is in een verhouding van niet meer dan 15gew.% van het totale mengsel en tenminste twee metalen omvatgekozen uit aluminium, magnesium, chroom en zirkonium, en dattenminste het grootste gewichtsgedeelte van het vuurvaste poe¬der één of meer omvat van magnesiumoxide, aluminiumoxide enchroomoxide, en dat de molaire verhoudingen van siliciumoxideen calciumoxide, aanwezig in het vuurvaste poeder (indienenig) voldoen aan de volgende uitdrukking: [Si02] % < 0,2 + [CaO] %.

Het gebruik van een dergelijk poeder in een dergelij¬ke werkwijze geeft aanleiding tot een keramische smeltmassawelke in hoge mate resistent is tegen gesmolten materialen,zoals gesmolten metalen en metaalslakken, en gesmolten glas.Dergelijke smeltmassa1s kunnen een goede weerstand tegen cor¬rosieve vloeistoffen en gassen bij verhoogde temperaturen heb¬ben, zoals men die bijvoorbeeld tegenkomt bij het bewerken ofvervaardigen van staal, koper, aluminium, nikkel en glas, enin smeltkroezen of andere chemische reactoren, die aan vlam-inwerking zijn blootgesteld. Dergelijke smeltmassa's zijneveneens in staat om goed aan vuurvaste basisstructuren vanhoge kwaliteit vast te hechten.

Het incidentele verlies van vuurvaste kwaliteit in degevormde keramische smeltmassa neemt men vaak waar wanneer meneen smeltpoeder gebruikt dat aanzienlijke hoeveelheden silici-umoxide of siliciumoxide-vormende materialen bevat, en het kanbijdragen tot de vorming van een glasachtige fase in de smelt¬massa bij zeer hoge temperaturen, welke bereikt kunnen wordentijdens de keramische smeltreacties. Een dergelijke glasachti¬ge fase heeft vaak een relatief laag smeltpunt en het kan ookrelatief gemakkelijk worden aangetast door gesmolten materiaalzoals gesmolten metalen, slakken en gesmolten glas, en zijnaanwezigheid zou dus de kwaliteit van de smeltmassa als geheelverminderen. Siliciumoxide is vaak aanwezig in vuurvaste mas¬sa's, of als een opzettelijk toegevoegd bestanddeel of als eenonzuiverheid. Door het toepassen van de onderhavige uit¬vinding beperken we de toelaatbare verhouding van silicium¬oxide tot een hoeveelheid welke neigt om een vuurvaste smelt¬massa te vormen, waarmee een dergelijke glasachtige fase inhoge mate gereduceerd of voorkomen wordt en de vuurvaste kwa¬liteit van de gevormde smeltmassa verbeterd wordt.

De vuurvaste kwaliteit van de gevormde smeltmassawordt verbeterd indien, zoals de voorkeur geniet, de molaireverhoudingen van siliciumoxide en calciumoxide, aanwezig inhet vuurvaste poeder, (indien enig) voldoen aan de volgendeuitdrukking: [Si02] % < [CaO] %. Dit bevordert het voorkomenvan een zure fase in de smelt en verbetert zijn weerstand te¬gen corrosie door gesmolten glas of metallurgische slakken.

Het verdient de voorkeur dat het vuurvaste poeder inwezen vrij is van siliciumoxide. De aanneming van dit kenmerkis ook in strijd met de vorming van enig op siliciumoxide-gebaseerde glasachtige fase in de gevormde smeltmassa.

Met voordeel bevat het geprojecteerde vuurvaste poe¬der in wezen één of meer van zirkoniumoxide, magnesiumoxide,aluminiumoxide en chroomoxide. Dergelijke materialen zijn instaat tot het vormen van vuurvaste massa's van een zeer hogekwaliteit.

In overeenstemming met de uitvinding omvat het brand¬stof poeder tenminste twee metalen, gekozen uit aluminium, mag¬nesium, chroom en zirkonium. Dergelijke brandstoffen verbran¬den om oxiden te geven, die een goede vuurvaste kwaliteit heb¬ben en die of amfoteer zijn (aluminiumoxide en zirkoniumoxide)

Ji . . 'V é' ·.

of basisch zijn (magnesiumoxide of chroomoxide), en dienover¬eenkomstig zullen dergelijke brandstoffen bijdragen tot devorming van een vuurvaste massa, die in hoge mate resistent istegen corrosie door gesmolten glas of metallurgische slakken.Dit kenmerk verschaft ook een aanmerkelijke flexibiliteit inde keuze van brandstofelementen, en aldus in het vuurvasteoxideprodukt, dat verkregen wordt bij verbranding van die ele¬menten, zodat de samenstelling van de uiteindelijk gevormdevuurvaste smeltmassa, indien gewenst, kan worden gevarieerd.

Met voordeel omvat het brandstofpoeder aluminium tezamen met één of meer van magnesium, chroom en zirkonium. Alu¬minium heeft uitstekende verbrandingseigenschappen voor hetbeoogde doel, en het is ook relatief gemakkelijk als poederverkrijgbaar.

Bij voorkeur vormt geen enkel element meer dan 80gew.% van het genoemde brandstofpoeder. Dit is voordelig ge¬bleken voor het beheersen van de omstandigheden waaronder deverbranding plaatsvindt. Dus is bijvoorbeeld bij de aannemingvan dit voorkeurskenmerk een in hoge mate reactief brandstof-hoofdbestanddeel beperkt tot 80% van de totale brandstof enhet overgebleven deel van de brandstof, tenminste 20 gew.%,kan gevormd zijn door een brandstofelement, dat langzamer rea¬geert teneinde de verbrandingssnelheid te beheersen. Omgekeerdkan de reactiesnelheid van een minder actief hoofdbrandstof-bestanddeel verhoogd worden door de toevoeging van tenminste20 gew.% van één of meer brandstofelementen, die sneller rea¬geren .

Met voordeel omvat het brandstofpoeder een legeringdie tenminste 30 gew.% van een metaal omvat, gekozen uit alu¬minium, magnesium, chroom en zirkonium, waarbij de balans vande legering gevormd wordt door tenminste één element andersdan een dergelijk gekozen metaal, welk element ook oxideerbaaris teneinde een vuurvaste oxide te vormen. Het gebruik vandeeltjes van een legering als brandstof is in het bijzonderwaardevol bij het reguleren van de omstandigheden waaronder deverbranding plaatsvindt.

Het geprojecteerde mengsel van poeders hoeft nietnoodzakelijkerwijs geheel vrij te zijn van silicium, teneindede vorming te voorkomen of te reduceren van zure of glasachti¬ge siliciumbevattende fasen van relatief lage kwaliteit.

Onder sommige omstandigheden kan silicium aanwezig zijn in hetbrandstofpoeder. Inderdaad hebben we gevonden dat het gebruikvan silicium als een brandstofbestanddeel voordelen kan hebbenbij het stabiliseren van de wijze waarop de keramische smelt-reacties voortgaan. In sommige voorkeursuitvoeringsvormen vande uitvinding is daarom silicium aanwezig in de genoemdebrandstof in de vorm van een legering van silicium met tenmin¬ste één van aluminium, magnesium, chroom en zirkonium. Het ge¬bruik van silicium als een legeringsbestanddeel kan een gun¬stig effect hebben op de snelheid waarbij de verbrandingsreac-ties plaatsvinden tijdens het uitvoeren van de werkwijze vande uitvinding. Bijvoorbeeld kan silicium in een legering metmagnesium het effect hebben van het tempereren van de snelheidwaarbij het in hoge mate actieve magnesium verbrandt. Verderwordt het innig vermengen van de reactieprodukten bevorderd,omdat een legering een innig mengsel van zijn bestanddelen is,en dit pleit tegen het silicium, dat aanleiding kan geven totenig aparte zure of glasachtige fase binnen de gevormde vuur¬vaste smeltmassa.

In andere voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvin¬ding, opnieuw teneinde de voorkoming te bevorderen van het in¬duceren van een siliciumbevattende zure of glasachtige fase inde gevormde smeltmassa, verdient het de voorkeur dat de molai-re hoeveelheid van silicium (indien enig) aanwezig in hetmengsel niet meer is dan de molaire verhouding (indien enig)van zirkonium. Bij wijze van voorbeeld zou het vuurvaste poe¬der een gedeelte aan zirkoniumorthosilicaat (zirkon) kunnenbevatten, dat een zeer acceptabel vuurvast bestanddeel van ho¬ge kwaliteit is. Alternatief, of bovendien, zou het brandstof-poeder een gedeelte elementair silicium kunnen bevatten, datzich in het mengsel met zirkonium zou kunnen verbinden (of alselementair zirkonium of als zirkoniumoxide) teneinde zirkon tevormen, zonder een zure fase in de gevormde smeltmassa te in¬duceren.

Dus in sommige van dergelijke voorkeursuitvoerings¬vormen van de uitvinding omvat de genoemde brandstof elemen¬tair silicium in de vorm van deeltjes met een gemiddelde kor-relgrootte van minder dan 10 micrometer, bij voorkeur minderdan 5 micrometer, en het mengsel omvat zirkoniumoxidedeeltjesmet korrelgrootten beneden 150 micrometer, waarbij dergelijke zirkoniumoxidedeeltjes aanwezig zijn in een molaire verhou¬ding, welke tenminste gelijk is aan de molaire verhouding vanelementair silicium in het mengsel. We hebben gevonden dat hetgebruik maken van dit optische kenmerk van de uitvinding devorming van zirkon bevordert (zirkoniumorthosilicaat) in degevormde smeltmassa als resultaat van de keramische smeltreac-ties, zodat de massa op zichzelf in wezen vrij is van silici-umoxide, en het risico van het vormen van een glasachtigevuurvaste fase van lage kwaliteit klein is. Op deze wijze kun¬nen de voordelen van het gebruiken van silicium als brandstofworden bereikt zonder eveneens de nadelen van het inbouwen vaneen mogelijke glasachtige zure fase van siliciumoxide in desmeltmassa mee te nemen.

In andere voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvin¬ding is het geprojecteerde brandstofpoeder in wezen vrij vansilicium. De aanneming van dit kenmerk zal de vorming voorko¬men van enig op siliciumoxide-gebaseerde glasachtige fase inde gevormde smeltmassa.

In sommige voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvin¬ding omvat het geprojecteerde brandstofpoeder magnesium enaluminium. De oxidatie van aluminium en magnesium in geschikteverhoudingen kan voldoende warmte genereren voor de uitvoervan de werkwijze van de uitvinding en geeft aanleiding tot devorming van vuurvaste oxiden die ingebouwd kunnen worden ineen in hoge mate vuurvaste smeltmassa.

Bij voorkeur omvat het geprojecteerde brandstofpoe¬der, op basis van het gewicht, meer aluminium dan magnesium,bijvoorbeeld kan aluminium aanwezig zijn in de brandstof ineen molaire verhouding van ongeveer twee keer die van magne¬sium. Dit bevordert de vorming van spinel (magnesiumaluminaat)in de smeltmassa. Spinel is een zeer bruikbaar vuurvast mate¬riaal van hoge kwaliteit.

Met voordeel wordt magnesium ingebouwd in het gepro¬jecteerde brandstofpoeder in de vorm van een magnesium/alumi-niumlegering. Het gebruik van een verpoederde legering van de¬ze metalen in plaats van een mengsel van poeders bevordertverder de vorming van spinel eerder dan de afzonderlijke oxi¬den als resultaat van de keramische smeltreacties. De samen¬stelling van de legering kan worden gevarieerd, of toevoegin¬gen van aanvullend aluminium of magnesium kunnen worden bewerkstelligd teneinde de relatieve verhoudingen van alumini¬um en magnesium in het brandstofpoeder, zoals gewenst, te re¬gelen.

In andere voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvin¬ding omvat het geprojecteerde brandstofpoeder chroom en alumi¬nium. Dergelijke brandstofpoeders zijn bruikbaar voor de vor¬ming van vuurvaste smeltmassa's met een hoog chroomgehalte, envoordeligerwijs omvat een dergelijk geprojecteerd brandstof-poeder, op basis van gewicht, meer chroom dan aluminium.

Bij voorkeur heeft tenminste 60 gew.% en in sommigeuitvoeringsvormen tenminste 90 gew.% van het geprojecteerdebrandstofpoeder een korrelgrootte beneden 50 micrometer. Ditbevordert snelle en effectieve verbranding van het brandstof¬poeder voor de vorming van een coherente vuurvaste smeltmassa.

De werkwijze van de uitvinding is in het bijzondervoordelig wanneer het toegepast wordt voor de behandeling vanvuurvaste ovens, die zelf een basisch karakter in plaats vaneen zuur karakter hebben, en dienovereenkomstig verdient hetde voorkeur dat de werkwijze gebruikt wordt voor de reparatievan een structuur, die gebouwd is van een vuurvast basisch ma¬teriaal .

Verschillende specifieke keramische smeltpoedersovereenkomstig de uitvinding zullen nu slechts bij wijze vanvoorbeeld worden beschreven.

Voorbeeld 1

Een keramisch smeltpoeder omvat, op gewichtsbasis, het volgende:

Magnesiumoxide 82% Mg/Al-legering 5%

Zirkoniumoxide 10% Al-korrels 3%

Het gebruikte magnesiumoxide had korrelgrootten totaan 2 mm. Het zirkoniumoxide had korrelgrootten beneden 150micrometer. De Mg/Al-legering bevatte een nominale 30 gew.%magnesium en 70 gew.% aluminium, met korrelgrootten beneden100 micrometer en een gemiddelde korrelgrootte van ongeveer 42micrometer, en het aluminium was in de vorm van korrels meteen nominale maximale grootte van 45 micrometer.

Het gebruikte magnesiumoxide had een zuiverheid van99 gew.%. Het bevatte 0,8 gew.% calciumoxide, en 0,05 gew.% siliciumoxide. De molaire verhouding van Si02 tot CaO in hetmagnesiumoxide was derhalve 1:17,4.

Een andere voor gebruik geschikte magnesiumoxide-samenstelling had een zuiverheid van 98 gew.%. Het bevat 0,6gew.% calciumoxide, en 0,5 gew.% siliciumoxide. De molaireverhouding van Si02 tot CaO in deze magnesiumoxidesamenstellingis derhalve 1:1,28.

Een dergelijk poeder kan met een snelheid van 1 tot 2ton per uur van een lans worden geprojecteerd, zoals op zichwelbekend op het gebied van de keramische smelttechniek, onderhet toepassen van zuurstof als dragergas voor de reparatie vaneen staalconvertor, die gevormd is van basisch magnesiumoxide-vuurvast materiaal, waarbij de reparatieplaats een temperatuurheeft van 1400°C, onmiddellijk voorafgaand aan een dergelijkeprojectie.

Voorbeeld 2

Een keramisch smeltpoeder omvat, op gewichtsbasis, het volgende:

Magnesiumoxide 82% Al-korrels 3%

Zirkoniumoxide 10% Al-schilfer 3,5%

Mg-korrels 1,5%

De magnesiumoxide-, zirkoniumoxide- en aluminium-korrels hadden korrelgrootten zoals in voorbeeld 1 weergege¬ven. De samenstelling van het magnesiumoxide was één van diein voorbeeld 1 weergegeven. Het magnesium had een nominalemaximale grootte van ongeveer 75 micrometer en een gemiddeldekorrelgrootte van minder dan 45 micrometer. De aluminiumschil-fer had een specifiek oppervlak (gemeten door middel van Grif-fin-permeametrie) van meer dan 7.000 cm/g.

Een dergelijk poeder kan worden geprojecteerd zoalsin voorbeeld 1 beschreven voor de reparatie van een staalcon¬vertor, gevormd uit magnesiumoxide-chroom-vuurvast materiaal,waarbij de reparatieplaats een temperatuur heeft van 1400eC,onmiddellijk voorafgaand aan een dergelijke projectie.

Voorbeeld 3

Een keramisch smeltpoeder omvat, op gewichtsbasis, het volgende:

Chroomoxide 82% Mg/Al-legering 5%

Zirkoniumoxide 10% Al-korrels 3%

Het chroomoxide had korrelgrootten van tot en met 2mm. De andere materialen waren zoals in voorbeeld 1 gespecifi¬ceerd .

Het chroomoxide was in wezen vrij van siliciumoxideen de kleinste sporen werden bij analyse gevonden.

Een dergelijk poeder kan met een snelheid van 150 tot200 kg/uur van een lans worden geprojecteerd, op een wijze dieop zichzelf bekend is in de keramische smelttechniek, onderhet toepassen van zuurstof als dragergas, voor de reparatievan een koperconvertor, gevormd uit magnesiumoxide-chroom-vuurvast materiaal, waarbij de reparatieplaats een temperatuurheeft van 1100’C, onmiddellijk voorafgaand aan een dergelijkeprojectie.

Voorbeeld 4

Een keramisch smeltpoeder omvat, op gewichtsbasis, het volgende:

Chroomoxide 82% Al-korrels 3%

Zirkoniumoxide 10% Al-schilfer 3,5%

Mg-korrels 1,5%

Het chroomoxide was zoals in voorbeeld 3 gespecifi¬ceerd. De andere materialen waren zoals in voorbeeld 2 gespe¬cificeerd.

Een dergelijk poeder kan met een snelheid van 150 tot200 kg/uur van een lans worden geprojecteerd, op een op zichin de keramische smelttechniek bekende wijze, onder het toe¬passen van zuurstof als dragergas, voor de reparatie van eenstaal-ontgassingssproeikop, gevormd uit magnesiumoxide-chroom-vuurvast materiaal, waarbij de reparatieplaats een temperatuurheeft van 1100°C, onmiddellijk voorafgaand aan een dergelijkeprojectie.

In een variant van dit voorbeeld werd het magnesiumvervangen door zirkonium met een gemiddelde deeltjesgroottevan ongeveer 10 tot 15 micrometer, waarbij alle gewenste voor¬zorgen werden genomen met betrekking tot de welbekende hogereactiviteit van zirkonium.

Voorbeeld 5

Een keramisch smeltpoeder omvat, op gewichtsbasis, het volgende:

Chroomoxide 90% Cr 8%

Al-schilfer 2%

Het chroom was in de vorm van korrels met een nomina¬le maximale korrelgrootte van ongeveer 100 micrometer en eengemiddelde korrelgrootte van tussen 25 en 30 micrometer. Hetchroomoxide was zoals in voorbeeld 3 gespecificeerd. De alumi-niumschilfer had een specifiek oppervlak (gemeten met behulpvan een Griffin-permeametrie) van meer dan 7000 cmz/g.

Een dergelijk poeder kan met een snelheid van 40kg/uur van een lans worden geprojecteerd, op een op zich in dekeramische smelttechniek bekende wijze, onder het toepassenvan zuurstof als dragergas, voor de reparatie van Corhart(handelsmerk) Zac (samengesmolten aluminiumoxide-zirkon-zirko-niumoxide)-vuurvaste blokken, die geplaatst zijn op het niveauvan het oppervlak van de smelt in een glassmeltoven, waarbijde reparatieplaats een temperatuur heeft van 1500°C tot1600'C, onmiddellijk voorafgaand aan een dergelijke projectie.

Het poeder is eveneens geschikt voor de reparatie vaneen chroom-vuurvast materiaal (dat wil zeggen een vuurvast ma¬teriaal dat meer dan 25% chroomoxide en minder dan 25% magne-siumoxide bevat), opnieuw gelocaliseerd op het niveau van hetoppervlak van de smelt in een glassmeltoven.

Voorbeeld 6

Een keramisch smeltpoeder omvat, op gewichtsbasis, het volgende:

Magnesiummoxide 72% Al-korrels 3%

Zirkoniumoxide 10% Mg/Al-legering 5%

Koolstof 10%

De koolstof was cokes met een gemiddelde diameter vanongeveer 1,25 mm. De andere materialen waren zoals in voor¬beeld 1 gespecificeerd. Een dergelijk poeder kan worden gepro¬jecteerd zoals in voorbeeld 1 beschreven voor de reparatie vaneen staalconvertor, gevormd uit een magnesiumoxide-koolstof-vuurvast materiaal.

Voorbeeld 7

Een keramisch smeltpoeder omvat, op gewichtsbasis, het volgende:

Magnesiummoxide 82% Si 2%

Zirkoniumoxide 10% Mg 4%

Al-schilfer 2%

Het silicium was in de vorm van korrels met een ge¬middelde deeltjesgrootte van 4 micrometer. Het zirkoniumoxidehad een nominale maximale korrelgrootte van 150 micrometer. Deandere materialen waren zoals in de voorgaande voorbeelden ge¬specificeerd. Een dergelijk poeder kan met een snelheid van150 kg/uur worden geprojecteerd voor de reparatie van een mag-nesiumoxide-basisch-vuurvast staalgietpan.

Voorbeeld 8

Een keramisch smeltpoeder omvat, op gewichtsbasis, het volgende:

Aluminiummoxide 92% Mg 2%

Al-korrels 6%

Het gebruikte aluminiumoxide was een elektro-gegotenaluminiumoxide dat op gewichtsbasis 99,6% A1203 bevatte. Hetbevatte 0,05% CaO, en 0,02% Si02. De molaire verhouding vanSi02 tot CaO in dit aluminiumoxide is derhalve 1:2,68.

Het aluminiumoxide had een nominale maximale korrel¬grootte van 700 micrometer en het aluminium en magnesium had¬den korrelgrootten zoals in voorbeeld 2 gespecificeerd. Eendergelijk poeder kan gebruikt worden zoals in voorbeeld 5 be¬schreven voor de reparatie van Corhart (handelsmerk) Zac-vuurvaste blokken in een glassmelttankoven, onder het werk-oppervlakniveau van de smelt nadat de tank gedeeltelijk is af¬gelaten teneinde toegang te geven tot de reparatieplaats.

In een variant van dit voorbeeld werd het elektro-gegoten aluminiumoxide vervangen door plaatjes gemaakt vanaluminiumoxide.

De gebruikte alurainiumoxideplaatjes hadden een nomi¬nale maximale korrelgrootte van 2 mm, en bevatten 99,5 gew.%A1203. Het bevatte 0,073 mol% CaO, en 0,085 mol% Si02. Demolaire verhouding Si02 tot CaO in dit aluminiumoxide was dien¬overeenkomstig 1:0,86, hoewel het duidelijk voldoet aan deuitdrukking: [Si02]% < 0,2 + [CaO]%.

Voorbeeld 9

Een keramisch smeltpoeder omvat, op gewichtsbasis, het volgende:

Magnesiummoxide 80% Mg/Si-legering 2%

Zirkoniumoxide 10% Mg/Al-legering 5%

De magnesium/silicium-legering bevatte gelijke ge¬wichtsverhoudingen van de twee elementen en had een gemiddeldedeeltjesgrootte van ongeveer 40 micrometer. De andere materia¬len waren zoals in voorbeeld 1 gespecificeerd. Een dergelijkpoeder kan worden geprojecteerd zoals in voorbeeld 1 beschre¬ven voor de reparatie van een vuurvaste wand, gevormd uit eenbasisch magnesiumoxide-vuurvast materiaal.

Voorbeelden 10 tot 16

In varianten van voorbeelden 1 tot 4, 6, 7 en 9, werdhet zirkoniumoxide vervangen door plaatjes gemaakt van alumi-niumoxide zoals in voorbeeld 8 beschreven.

In varianten van voorbeelden 1, 3, 6, 9, 10, 12, 14en 16, had de legering, die 30% magnesium en 70% aluminium be¬vatte, een maximale korrelgrootte van niet meer dan 75 micro¬meter en een gemiddelde korrelgrootte van minder dan 45 micro¬meter. In nog verdere varianten bevatte de legering gelijkegewichtshoeveelheden magnesium en aluminium.

Claims (33)

1. Keramische smeltwerkwijze waarin oxiderend gas eneen mengsel van vuurvaste en brandstofpoeders geprojecteerdworden tegen een oppervlak en de brandstof verbrand wordt omvoldoende warmte te genereren zodat het vuurvaste poeder ten¬minste gedeeltelijk gesmolten of zachter wordt en een coheren¬te vuurvaste massa geleidelijk wordt opgebouwd tegen dat op¬pervlak, met het kenmerk, dat het brandstofpoeder aanwezig isin een verhouding van niet meer dan 15 gew.% van het totalemengsel en tenminste twee metalen omvat gekozen uit aluminium,magnesium, chroom en zirkonium, en dat tenminste het grootstegewichtsgedeelte van het vuurvaste poeder bestaat uit één ofmeer van magnesiumoxide, aluminiumoxide en chroomoxide, en datde molaire verhoudingen van siliciumoxide en calciumoxide aan¬wezig in het vuurvaste poeder (indien enig) voldoen aan devolgende uitdrukking: [Si02] % < 0,2 + [CaO] %.

2. Keramische smeltwerkwijze volgens conclusie 1,waarin de molaire verhoudingen van siliciumoxide en calcium¬oxide, welke aanwezig zijn in het vuurvaste poeder (indienenig) voldoen aan de volgende uitdrukking: [Sio2] % < [CaO] %.

3. Keramische smeltwerkwijze volgens conclusie 1 of2, waarin het vuurvaste poeder in wezen vrij is van silicium¬oxide.

4. Keramische smeltwerkwijze volgens één van de voor¬gaande conclusies, waarin het geprojecteerde vuurvaste poederin wezen bestaat uit één of meer van zirkoniumoxide, magnesi—umoxide, aluminiumoxide en chroomoxide.

5. Keramische smeltwerkwijze volgens één van de voor¬gaande conclusies, waarin het brandstofpoeder aluminium omvatte zamen met één of meer van magnesium, chroom en zirkonium.

6. Keramische smeltwerkwijze volgens één van de voor¬gaande conclusies, waarin geen element meer dan 80 gew.% vanhet genoemde brandstofpoeder vormt.

7. Keramische smeltwerkwijze volgens één van de voor¬gaande conclusies, waarin het brandstofpoeder een legering om¬vat welke tenminste 30 gew.% bevat van een metaal gekozen uitaluminium, magnesium, chroom en zirkonium, waarbij de balans van de legering aangevuld wordt met tenminste één element an¬ders dan een dergelijk gekozen metaal, welk element eveneensoxideerbaar is teneinde een vuurvast oxide te vormen.

8. Keramische smeltwerkwijze volgens één van de voor¬gaande conclusies, waarin enig silicium dat aanwezig is in degenoemde brandstof in de vorm is van een legering van siliciummet tenminste één van aluminium, magnesium, chroom en zirko-nium.

9. Keramische smeltwerkwijze volgens één van de voor¬gaande conclusies, waarin de molaire verhouding van het in hetgeprojecteerde mengsel aanwezige silicium (indien enig) nietmeer is dan de molaire verhouding (indien enig) van zirkonium,berekend als elementair zirkonium.

10. Keramische smeltwerkwijze volgens conclusie 9,waarin de genoemde brandstof elementair silicium omvat in devorm van deeltjes met een gemiddelde korrelgrootte van minderdan 10 micrometer, bij voorkeur minder dan 5 micrometer, enhet mengsel zirkoniumoxidedeeltjes omvat met korrelgroottenbeneden 150 micrometer, waarbij dergelijke zirkoniumoxidedeel¬tjes in een molaire hoeveelheid aanwezig zijn, welke tenminstegelijk is aan de molaire hoeveelheid van elementair siliciumin het mengsel.

11. Keramische smeltwerkwijze volgens één van de con¬clusies 1 tot 7, waarin het geprojecteerde brandstofpoeder inwezen vrij is van silicium.

12. Keramische smeltwerkwijze volgens één van devoorgaande conclusies, waarin het geprojecteerde brandstofpoe¬der magnesium en aluminium omvat.

13. Keramische smeltwerkwijze volgens conclusie 12,waarin het geprojecteerde brandstofpoeder op gewichtsbasismeer aluminium dan magnesium omvat.

14. Keramische smeltwerkwijze volgens conclusie 12 of13, waarin magnesium in het geprojecteerde brandstofpoeder inde vorm van magnesium/aluminiumlegering wordt ingebouwd.

15. Keramische smeltwerkwijze volgens één van de con¬clusies 1 tot 11, waarin het geprojecteerde brandstofpoederchroom en aluminium omvat.

16. Keramische smeltwerkwijze volgens conclusie 15,waarin het geprojecteerde brandstofpoeder op gewichtsbasismeer chroom dan aluminium omvat.

17. Keramische smeltwerkwijze volgens één van devoorgaande conclusies, gebruikt voor de reparatie van eenstructuur, die gebouwd is van basisch vuurvast materiaal.

18. Keramisch smeltpoeder, dat een mengsel is vanvuurvaste en brandstofpoeders, voor gebruik in een keramischesmeltwerkwijze, waarin oxiderend gas en het mengsel van vuur¬vaste en brandstofpoeders geprojecteerd worden tegen een op¬pervlak en de brandstof verbrand wordt om voldoende warmte tegenereren zodat het vuurvaste poeder tenminste gedeeltelijkgesmolten of zachter wordt en een coherente vuurvaste massageleidelijk wordt opgebouwd tegen dat oppervlak, met het ken¬merk, dat het brandstofpoeder aanwezig is in een verhoudingvan niet meer dan 15 gew.% van het totale mengsel en tenminstetwee metalen omvat gekozen uit aluminium, magnesium, chroom enzirkonium, en dat tenminste het grootste gewichtsgedeelte vanhet vuurvaste poeder bestaat uit één of meer van magnesium-oxide, aluminiumoxide en chroomoxide, en dat de molaire ver¬houdingen van siliciumoxide en calciumoxide aanwezig in hetvuurvaste poeder (indien enig) voldoen aan de volgendeuitdrukking: [Si02] % < 0,2 + [CaO] %.

19. Keramisch smeltpoeder volgens conclusie 18,waarin de molaire verhoudingen van siliciumoxide en calcium¬oxide, welke in het vuurvaste poeder aanwezig zijn (indienenig) voldoen aan de volgende uitdrukking: [Si02] % < [CaO] %.

20. Keramisch smeltpoeder volgens conclusie 18 of 19,waarin het vuurvaste poeder in wezen vrij is van silicium¬oxide.

21. Keramisch smeltpoeder volgens één van de conclu¬sies 18 tot 20, waarin het geprojecteerde vuurvaste poeder inwezen bestaat uit één of meer van zirkoniumoxide, magnesium-oxide, aluminiumoxide en chroomoxide.

22. Keramisch smeltpoeder volgens één van de conclu¬sies 18 tot 21, waarin het brandstofpoeder aluminium omvat tezamen met één of meer van magnesium, chroom en zirkonium.

23. Keramisch smeltpoeder volgens één van de conclu¬sies 18 tot 22, waarin geen element meer dan 80 gew.% van hetgenoemde brandstofpoeder omvat.

24. Keramisch smeltpoeder volgens één van de conclu¬sies 18 tot 23, waarin het brandstofpoeder een legering omvat,die tenminste 30 gew.% van één metaal omvat, gekozen uit alu¬minium, magnesium, chroom en zirkonium, waarbij de balans vande legering gevormd wordt door tenminste één element andersdan een dergelijk gekozen metaal, welk element eveneensoxideerbaar is teneinde een vuurvast oxide te vormen.

25. Keramisch smeltpoeder volgens één van de conclu¬sies 18 tot 24, waarin enig silicium, aanwezig in de genoemdebrandstof, in de vorm is van een legering van silicium mettenminste één van aluminium, magnesium, chroom en zirkonium.

26. Keramisch smeltpoeder volgens één van de conclu¬sies 18 tot 25, waarin de molaire hoeveelheid silicium (indienenig) aanwezig in het geprojecteerde mengsel niet meer is dande molaire hoeveelheid (indien enig) zirkonium, berekend alselementair zirkonium.

27. Keramisch smeltpoeder volgens conclusie 26, waar¬in de genoemde brandstof elementair silicium omvat in de vormvan deeltjes met een gemiddelde korrelgrootte van minder dan10 micrometer, bij voorkeur minder dan 5 micrometer, en hetmengsel zirkoniumoxidedeeltjes omvat met korrelgrootten bene¬den 150 micrometer, waarbij dergelijke zirkoniumoxidedeeltjesaanwezig zijn in een molaire hoeveelheid, welke tenminste ge¬lijk is aan de molaire hoeveelheid elementair silicium in hetmengsel.

28. Keramisch smeltpoeder volgens één van de conclu¬sies 18 tot 24, waarin het geprojecteerde brandstofpoeder inwezen vrij is van silicium.

29. Keramisch smeltpoeder volgens één van de conclu¬sies 18 tot 28, waarin het geprojecteerde brandstofpoeder mag¬nesium en aluminium omvat.

30. Keramisch smeltpoeder volgens conclusie 29, waar¬in het geprojecteerde brandstofpoeder op gewichtsbasis meeraluminium dan magnesium omvat.

31. Keramisch smeltpoeder volgens conclusie 29 of 30,waarin magnesium in het geprojecteerde brandstofpoeder is in¬gebouwd in de vorm van een magnesium/aluminiumlegering.

32. Keramisch smeltpoeder volgens één van de conclu¬sies 18 tot 28, waarin het geprojecteerde brandstofpoederchroom en aluminium omvat.

33. Keramisch smeltpoeder volgens conclusie 32, waar¬in het geprojecteerde brandstofpoeder op gewichtsbasis meerchroom dan aluminium omvat.