RU2051879C1

RU2051879C1 - Method of moulding of built-up layer of refractory body and mixture of particles

Info

Publication number: RU2051879C1
Application number: SU5052006/33A
Authority: RU
Inventors: Мейнккен Жан-Пьер; Be]; Мотте Леон-Филипп
Original assignee: Главербель
Priority date: 1991-07-03
Filing date: 1992-07-02
Publication date: 1996-01-10
Also published as: ES2041222A1; AU1840492A; MX9203875A; ES2041222B1; FR2678606A1; GB2257136B; IT1259596B; ZA924907B; DE4221480C2; KR930002283A; ATA136592A; SE9201925L; GB9213805D0; FR2678606B1; PL174315B1; AU654860B2; RO109068B1; TW270109B; NL195098C; ITTO920540A1

Abstract

FIELD: methods of repair of lining. SUBSTANCE: method of moulding of layer of refractory body on refractory surface on the basis of silicon compound consists in simultaneous supply to the surface of oxygen and exothermal mixture containing not more than 15 mass percent of combustible particles of silicon, at least 70 mass percent of particles of one or several fire-proof agents, and additionally- up to 25 mass percent of particles of agent which provides for introduction of silicon dioxide formed at combustion of silicon particles to the refractory body in the form of connection with crystal lattice. Combustible particles may additionally contain aluminium. At least part of silicon dioxide formed at combustion of silicon is introduced in the refractory body in the form of a connection with the crystalline structure of forsterite and/or spinel, and/or cordierite. EFFECT: facilitated procedure. 17 cl

Description

Изобретение относится к способу формования огнеупорной массы, сцепляемой с поверхностью, при котором производится подача к этой поверхности совместно с кислородом смеси, состоящей из огнеупорных частиц и горючих частиц, которые вступают в экзотермическую реакцию с подаваемым кислородом, при этом выделяется достаточное количество тепла, чтобы под действием этого тепла, образуемого при сгорании, образовать огнеупорную массу. Изобретение также относится к смеси частиц, предназначенной для формования огнеупорной массы. The invention relates to a method for molding a refractory mass adhering to a surface, in which a mixture of refractory particles and combustible particles that enter into an exothermic reaction with the supplied oxygen is supplied to this surface together with oxygen, and a sufficient amount of heat is released so that under the action of this heat generated during combustion to form a refractory mass. The invention also relates to a mixture of particles for molding a refractory mass.

Если необходимо сформовать огнеупорную массу на поверхности на месте, то для этого можно выбрать один из двух известных основных способов. If it is necessary to form the refractory mass on the surface in place, then for this you can choose one of two well-known basic methods.

Согласно первому из этих способов, иногда называемому "керамической сваркой" и представленному в патентах Великобритании N 1330894 (Главербель) и N 2170191 (Главербель), огнеупорная масса, сцепляемая с поверхностью формуется на поверхности посредством подачи на последнюю смеси, состоящей из огнеупорных и горючих частиц, при наличии кислорода. Горючие частицы представляют собой частицы, композиция и гранулометрия которых таковы, что они вступают в экзотермическую реакцию с кислородом, при этом образуется огнеупорный окисел и выделяется необходимое тепло для плавления, по крайней мере поверхностного, подаваемых огнеупорных частиц. Примерами таких горючих веществ являются алюминий и кремний. Известно, что кремний может классифицироваться, как полуметалл, но поскольку поведение кремния подобно определенным металлам (он может в значительной степени подвергаться экзотермическому окислению при формировании огнеупорного окисла), эти горючие элементы для простоты называются горючими металлическими веществами. Рекомендуется производить подачу частиц при наличии высокой концентрации кислорода, например, посредством использования в качестве гозоносителя коммерчески поставляемого кислорода. При этом образуется огнеупорная масса, которая сцепляется с поверхностью, на которую осуществляется подача частиц. Из-за весьма высоких температур, которые могут достигаться при керамической сварке, она может проникать через шлак, который может находиться на поверхности огнеупорного вещества, подвергаемого обработке, при этом она может размягчить или расплавить поверхность таким образом, что образуется хорошая связь между обработанной поверхностью и вновь сформованной огнеупорной массой. According to the first of these methods, sometimes called "ceramic welding" and presented in British Patents N 1330894 (Glaverbel) and N 2170191 (Glaverbel), a refractory mass adhering to the surface is molded on the surface by applying to the last mixture consisting of refractory and combustible particles in the presence of oxygen. Flammable particles are particles whose composition and granulometry are such that they enter into an exothermic reaction with oxygen, thereby forming a refractory oxide and generating the necessary heat to melt, at least surface, the refractory particles supplied. Examples of such combustibles are aluminum and silicon. It is known that silicon can be classified as a semimetal, but since the behavior of silicon is similar to certain metals (it can be subjected to exothermic oxidation to a large extent during the formation of refractory oxide), these combustible elements are called combustible metallic substances for simplicity. It is recommended to supply particles in the presence of a high concentration of oxygen, for example, by using commercially available oxygen as the carrier. In this case, a refractory mass is formed, which adheres to the surface onto which the particles are supplied. Due to the very high temperatures that can be achieved in ceramic welding, it can penetrate through the slag, which can be on the surface of the refractory material to be treated, while it can soften or melt the surface so that a good bond is formed between the treated surface and newly molded refractory mass.

Эти известные процессы керамической сварки могут применяться для формования огнеупорного изделия, например блока, имеющего конкретную форму, однако они наиболее широко используются для образования покрытий или ремонта кирпичей или стен и особенно полезны для ремонта или усиления существующих огнеупорных конструкций, например, для ремонта стен или оборудования с огнеупорным покрытием, таких как стены печей для производства стекла или кокса. These known ceramic welding processes can be used to form a refractory product, for example a block having a specific shape, but they are most commonly used for coating or repairing bricks or walls and are particularly useful for repairing or reinforcing existing refractory structures, for example, for repairing walls or equipment with a refractory coating, such as the walls of furnaces for the production of glass or coke.

Такая операция обычно выполняется тогда, когда огнеупорное основание находится в горячем состоянии. Это позволяет отремонтировать разъединенные огнеупорные поверхности при сохранении рабочих температур оборудования, а в определенных случаях даже при работе оборудования. Such an operation is usually performed when the refractory base is hot. This allows you to repair disconnected refractory surfaces while maintaining the operating temperatures of the equipment, and in certain cases even when the equipment is in operation.

Второй известный процесс, предназначенный для формования огнеупорной массы на поверхности, называется "процессом пламенного распыления". Он предполагает направление пламени к тому месту, где должна быть образована огнеупорная масса, и распыление огнеупорного порошка через это пламя. Пламя обеспечивается газообразованием или жидким топливом, либо даже порошкообразным коксом. Очевидно, что эффективное использование этой технологии распыления требует полного сгорания топлива, с тем, чтобы обеспечить создание по возможности наиболее высокотемпературного пламени и добиться максимальной эффективности. Температура пламени, получаемая в случае процесса пламенного распыления, не так высока по сравнению с температурой, которая может быть достигнута в случае технологии керамической сварки, вследствие чего сцепление образованной огнеупорной массы не так высоко, а поскольку связь между новой огнеупорной массой и поверхностью огнеупорного основания образуется при более низкой температуре, эта связь не будет такой прочной. Кроме того, такое пламя в меньшей степени, чем керамическая сварка, способно проникать через шлак, который может находиться на огнеупорной поверхности, подвергаемой обработке. A second known process for forming a refractory mass on a surface is called a “flame spray process”. It involves directing the flame to the place where the refractory mass is to be formed, and spraying the refractory powder through this flame. The flame is provided by gas or liquid fuel, or even powdered coke. Obviously, the effective use of this spraying technology requires complete combustion of the fuel in order to ensure that the highest temperature flame is possible and achieve maximum efficiency. The flame temperature obtained in the case of the flame spraying process is not so high compared to the temperature that can be achieved in the case of ceramic welding technology, as a result of which the adhesion of the formed refractory mass is not so high, and since the bond between the new refractory mass and the surface of the refractory base is formed at lower temperatures, this bond will not be as strong. In addition, such a flame to a lesser extent than ceramic welding, is able to penetrate through the slag, which may be on the refractory surface being processed.

Композиция смеси, используемой в процессе керамической сварки, обычно выбирается таким образом, чтобы создать массу для ремонта, которая имеет химический состав, подобный составу основного огнеупора или близкий к нему. Это способствует совместимости нового материала с базовым материалом, на котором он образуется, и его адгезии к нему. The composition of the mixture used in the ceramic welding process is usually chosen so as to create a repair mass that has a chemical composition similar to or close to the composition of the main refractory. This contributes to the compatibility of the new material with the base material on which it is formed, and its adhesion to it.

Однако мы обнаружили, что возникают проблемы, если необходимо отремонтировать определенные типы огнеупорных структур, причем это происходит даже тогда, когда образуется огнеупорная масса с химической композицикей, которая подобна композиции основной огнеупорной массы. However, we found that problems arise if certain types of refractory structures need to be repaired, and this happens even when a refractory mass is formed with a chemical composition that is similar to the composition of the main refractory mass.

Например, при ремонте конструкции с огнеупорной поверхностью, имеющей основу из карбида кремния, с помощью смеси, главным образом содержащей частицы из карбида кремния, а также частицы из металлических горючих веществ, таких как алюминий и кремний, создается огнеупорная масса, которая не всегда обеспечивает достаточное сцепление с основным огнеупором. For example, when a structure with a refractory surface based on silicon carbide is repaired using a mixture mainly containing particles of silicon carbide, as well as particles of metal combustible substances such as aluminum and silicon, a refractory mass is created that does not always provide sufficient adhesion to the main refractory.

Огнеупоры, имеющие основу из карбида кремния, используются в определенном металлургическом оборудовании, в частности, в печах с воздушным дутьем при производстве стали или в ректификационных колоннах для возгонки цинка. В течение работы этого оборудования определенные детали огнеупорных конструкций могут иметь довольно низкую минимальную рабочую температуру, например, порядка 700^оС, при этом они дополнительно могут подвергаться существенным изменениям окружающей температуры. Было обнаружено, что огнеупорные массы, создаваемые посредством известных технологий на этих частях огнеупорных конструкций, не всегда обеспечивают достаточное сцепление с массой основного огнеупора, а в определенных случаях, особенно когда ремонтируется блок или огнеупорная стена, температура которой невысока, новая огнеупорная масса становится полностью отделенной от основной огнеупорной массы и отходит сама по себе в течение работы оборудования.Refractories based on silicon carbide are used in certain metallurgical equipment, in particular, in air-blown furnaces in the production of steel or in distillation columns for sublimation of zinc. During operation of this device certain parts of refractory structures may have a rather low minimum operating temperature, e.g., about 700 ^{° C,} wherein they additionally may undergo significant changes in ambient temperature. It was found that the refractory masses created by known technologies on these parts of the refractory structures do not always provide sufficient adhesion to the mass of the main refractory, and in certain cases, especially when a block or refractory wall is repaired, the temperature of which is low, the new refractory mass becomes completely separated from the main refractory mass and departs by itself during the operation of the equipment.

Подобные проблемы возникают сами по себе, если необходим ремонт огнеупорных конструкций, имеющих основу из двуокиси кремния высокой плотности (названные так, чтобы отличить их от традиционных огнеупоров из двуокиси кремния, плотность которых ниже), используемых в определенных коксовых печах; даже если представляется возможным образовать огнеупор, по химическому составу подобный основной огнеупорной массе, новая масса не всегда прилипает в достаточной степени и даже может быстро отделиться от основной огнеупорной массы, когда печь находится в работе. Similar problems arise on their own if repairs are needed to refractory structures having a high-density silicon dioxide base (named so as to distinguish them from traditional low-density silicon dioxide refractories) used in certain coke ovens; even if it seems possible to form a refractory that is similar in chemical composition to the main refractory mass, the new mass does not always adhere sufficiently and can even quickly separate from the main refractory mass when the furnace is in operation.

Из международной заявки на патент N W 090-03848 известен способ ремонта, например, облицовок печи, при котором инертный несущий газ и частицы огнеупорного окисла и горючего окисляемого материала подаются к устройству для пламенного распыления, в котором кислород под высоким давлением всасывает и ускоряет смесь из несущего газа и частиц. Этот процесс используют для ремонта огнеупорных блоков /кирпичей в линии фурм медеплавильного конвертера, а также для ремонта тарельчатых колонн из карбида кремния. Например, в одном случае осуществляется выброс смеси, содержащей 79% карбида кремния, 16,25% кремния, 4% алюминия и 0,75% магния на тарельчатую колонну посредством воздушно-кислородной системы с двойной трубкой Вентури. From international patent application NW 090-03848, a repair method is known, for example, for furnace linings, in which an inert carrier gas and particles of refractory oxide and combustible oxidizable material are supplied to a flame spraying device in which oxygen at high pressure absorbs and accelerates the mixture from the carrier gas and particles. This process is used to repair refractory blocks / bricks in the tuyere line of a copper smelter, and also to repair silicon carbide plate columns. For example, in one case, a mixture is emitted containing 79% silicon carbide, 16.25% silicon, 4% aluminum, and 0.75% magnesium on a plate column using a double-venturi air-oxygen system.

Однако использование в этом процессе магниевого металлического порошка следует считать недостатком, по крайней мере потому, что поскольку металлический магний относительно летуч, имеется некоторая неопределенность в отношении состава образуемого огнеупорного покрытия. However, the use of magnesium metal powder in this process should be considered a drawback, at least because, since metal magnesium is relatively volatile, there is some uncertainty regarding the composition of the refractory coating formed.

Одна из целей настоящего изобретения заключается в решении этих проблем. One of the objectives of the present invention is to solve these problems.

Настоящее изобретение относится к способу формования огнеупорной массы, наплавленной на поверхность огнеупора на основе кремниевого соединения, при котором осуществляется подача к поверхности одновременно с кислородом смеси, содержащей огнеупорные и горючие частицы, которые вступают в экзотермическую реакцию с подаваемым кислородом, с выделением тепла, достаточного для формования огнеупорной массы под действием этого тепла, отличающуюся тем, что смесь включает горючие кремниевые частицы, составляющие большую часть веса смеси огнеупорные частицы одного или нескольких веществ и дополнительно частицы другого вещества, которое при формовании огнеупорной массы обеспечивает введение двуокиси кремния, образованной при сгорании частиц кремния, в огнеупорную массу в среде соединения с кристаллической решеткой. The present invention relates to a method for molding a refractory mass deposited on the surface of a silicon compound-based refractory, in which a mixture containing refractory and combustible particles that enter into an exothermic reaction with the supplied oxygen is supplied to the surface simultaneously with oxygen, with the release of heat sufficient to molding the refractory mass under the action of this heat, characterized in that the mixture includes flammable silicon particles, which make up most of the weight of the refractory mixture ornye particles of one or more compounds and optionally particles of another substance which, when forming a refractory mass provides the addition of silicon dioxide formed by the combustion of silicon particles in a refractory mass in the medium with a compound of the crystal lattice.

Настоящее изобретение также относится к смеси частиц, предназначенных для способа формования огнеупорной массы. Смесь содержит горючие кремниевые частицы, огнеупорные частицы из одного или нескольких веществ, составляющие большую часть веса смеси, и дополнительно частицы другого вещества, которые при формовании огнеупорной массы вызывают введение двуокиси кремния, образованной при сгорании частиц кремния, в огнеупорную массу в виде соединения с кристаллической решеткой. The present invention also relates to a mixture of particles intended for a method of molding a refractory mass. The mixture contains flammable silicon particles, refractory particles of one or more substances that make up most of the weight of the mixture, and additionally particles of another substance, which, when molding the refractory mass, cause the silica formed by the combustion of silicon particles to be introduced into the refractory mass in the form of a compound with crystalline bars.

Предложенные смесь и способ пригодны для формования высококачественных огнеупорных масс, предназначенных для ремонта поверхностей на основе кремниевых соединений, например, огнеупорных конструкций печей, а также для приваривания деталей друг к другу. Представляется возможным получение огнеупорной массы, которая обладает отличным сцеплением с основным огнеупором, когда отремонтированная поверхность подвергается повторяющимся изменениям тепловых условий в течение работы оборудования и/или когда ремонт выполняется на поверхности, температура которой относительно низка, например, находится в диапазоне 600-1000^оС (например, 700^оС), хотя изобретение может быть применено к поверхностям, имеющим температуру, находящуюся вне этого диапазона. Огнеупорная масса, создаваемая согласно изобретению, обладает свойствами в отношении теплового расширения на границе между поверхностью и сформованной огнеупорной массой, которые отличаются от свойств, которые были бы получены, если бы исходная смесь не содержала какого-либо вещества, вызывающего введение двуокиси кремния, образованной при сгорании кремния в огнеупорную массу в виде соединения с кристаллической решеткой. Мы полагаем, что преимущества, получаемые этим изобретением, обеспечиваются, по меньшей мере частично, за счет этого различия на границе раздела, и что полученные огнеупорные массы демонстрируют на границе раздела свойства, касающиеся теплового расширения, которые хорошо согласуются с такими же свойствами рассматриваемых огнеупорных структур.The proposed mixture and method are suitable for molding high-quality refractory masses intended for the repair of surfaces based on silicon compounds, for example, refractory structures of furnaces, as well as for welding parts to each other. It seems possible to obtain a refractory mass that has excellent adhesion to the main refractory when the repaired surface undergoes repeated changes in thermal conditions during the operation of the equipment and / or when repairs are performed on a surface whose temperature is relatively low, for example, in the range of 600-1000 ^о С (for example, 700 ^about C), although the invention can be applied to surfaces having a temperature outside this range. The refractory mass created according to the invention has properties with respect to thermal expansion at the interface between the surface and the molded refractory mass, which differ from the properties that would be obtained if the initial mixture did not contain any substance that causes the introduction of silicon dioxide formed during combustion of silicon into a refractory mass in the form of a compound with a crystal lattice. We believe that the advantages obtained by this invention are provided, at least in part, due to this difference at the interface, and that the resulting refractory masses exhibit thermal expansion properties at the interface that are in good agreement with the same properties of the considered refractory structures .

Горючие кремниевые частицы могут использоваться в качестве единственного горючего материала, либо они могут перемешиваться с частицами дополнительного горючего материала, например, алюминия. При этом предпочтительно, чтобы смесь дополнительно содержала горючие алюминиевые частицы. Алюминиевые частицы могут быстро окисляться со значительным выделением тепла и образованием самих огнеупорных окислов. Поэтому применение этого отличительного признака благоприпятствует образованию высококачественных огнеупорных масс. Flammable silicon particles can be used as the only combustible material, or they can be mixed with particles of additional combustible material, for example, aluminum. Moreover, it is preferable that the mixture additionally contains combustible aluminum particles. Aluminum particles can quickly oxidize with significant heat and the formation of refractory oxides themselves. Therefore, the use of this distinguishing feature prevents the formation of high-quality refractory masses.

Смеси согласно изобретению предпочтительно содержат не более 15 мас. кремния. Это важно для ограничения количества не вступившего в реакцию кремния, который может остаться в образованной огнеупоpной массе. Мы установили, что наличие непрореагировавшего кремния в сформованной огнеупорной массе может привести к снижению ее качества. The mixtures according to the invention preferably contain no more than 15 wt. silicon. This is important to limit the amount of unreacted silicon that may remain in the formed refractory mass. We found that the presence of unreacted silicon in the molded refractory mass can lead to a decrease in its quality.

Количество имеющихся огнеупорных частиц по весу может составлять по меньшей мере 70% а предпочтительно по меньшей мере 75% что позволяет получить однородную массу. The amount of refractory particles present by weight can be at least 70%, and preferably at least 75%, which makes it possible to obtain a uniform mass.

Дополнительные частицы предпочтительно составляют остальную часть cмеcи и могут по весу составлять до 25% смеси, а предпочтительно от 5 до 15%
Горючие частицы, используемые в смеси, предпочтительно имеют средний размер менее 50 мкм.The additional particles preferably make up the rest of the mixture and can comprise up to 25% by weight of the mixture, and preferably from 5 to 15%
The combustible particles used in the mixture preferably have an average size of less than 50 microns.

Среди огнеупорных частиц предпочтительно фактически не содержатся частицы с размером более 4 мм, а наиболее предпочтительно, чтобы размер частиц не превышал 2,5 мм, с тем чтобы облегчить формирование правильной струи порошка. Among the refractory particles, it is preferable that virtually no particles with a size of more than 4 mm are contained, and it is most preferred that the particle size does not exceed 2.5 mm in order to facilitate the formation of a regular powder jet.

Размер добавочных частиц, используемых в смеси, предпочтительно должен быть менее или равен 500 мкм. Если используются частицы, имеющие довольно большие размеры, имеется опасность того, что они не будут играть эффективную роль. Предпочтительно, чтобы эти частицы имели размер по меньшей мере составляющий 10 мкм. Если используются частицы, размер которых весьма мал, имеется опасность того, что в ходе реакции они будут улетучиваться. The size of the additional particles used in the mixture should preferably be less than or equal to 500 microns. If particles having rather large sizes are used, there is a danger that they will not play an effective role. Preferably, these particles have a size of at least 10 microns. If particles of very small size are used, there is a danger that they will volatilize during the reaction.

При формовании огнеупорной массы разные вещества могут быть приемлемы для того, чтобы вызвать введение двуокиси кремния, образуемой при сгорании кремния в огнеупорную массу в виде соединения с кристаллической решеткой. When forming the refractory mass, different substances may be acceptable in order to cause the introduction of silicon dioxide, which is formed by the combustion of silicon into the refractory mass in the form of a compound with a crystal lattice.

Вышеупомянутое дополнительное вещество предпочтительно вводится в виде частиц окиси магния. The above additional substance is preferably introduced in the form of particles of magnesium oxide.

Наличие этого соединения в смеси, которая подается к огнеупорной поверхности, подлежащей ремонту, способствует обеспечению надлежащих теплостойких свойств формируемой огнеупорной массы. The presence of this compound in the mixture, which is supplied to the refractory surface to be repaired, helps to ensure the proper heat-resistant properties of the formed refractory mass.

Кроме того введение в смесь окиси магния дает возможность сформовать огнеупорную массу, в которой по крайней мере часть двуокиси кремния, образуемой при сгорании кремния, вводится в кристаллическую решетку типа форстерита. Это также способствует обеспечению надлежащих теплостойких свойств формуемой огнеупорной массы. In addition, the introduction of magnesium oxide into the mixture makes it possible to form a refractory mass in which at least part of the silicon dioxide formed during the combustion of silicon is introduced into a forsterite type crystal lattice. It also helps to ensure proper heat-resistant properties of the moldable refractory mass.

Если смесь содержит алюминий, а также окись магния, может быть сформована огнеупорная масса, в которой по крайней мере часть двуокиси кремния, образуемой при сгорании кремния, вводится в виде соединения со структурой форстерита и/или со структурой шпинели, и/или со структурой кордиерита. If the mixture contains aluminum as well as magnesium oxide, a refractory mass may be formed in which at least part of the silicon dioxide formed by the combustion of silicon is introduced as a compound with a forsterite structure and / or with a spinel structure and / or with a cordierite structure .

Наличие кристаллической решетки со структурой кордиерита в сформованной огнеупорной массе способствует приданию этой массе прекрасной стойкости к термическим ударам. Наличие кристаллической решетки со структурой форстерита и/или со структурой шпинели, с другой стороны, благоприятно влияет на теплостойкость формуемо огнеупорной массы. The presence of a crystal lattice with a cordierite structure in the formed refractory mass contributes to imparting excellent thermal shock resistance to this mass. The presence of a crystal lattice with a forsterite structure and / or with a spinel structure, on the other hand, favorably affects the heat resistance of the moldable refractory mass.

Другие окислы, такие как окись кальция или окись железа (II), также могут быть использованы в качестве дополнительного вещества, вызывающего введение двуокиси кремния, образуемой при сгорании кремния, в кристаллическую решетку. Other oxides, such as calcium oxide or iron oxide (II), can also be used as an additional substance, causing the introduction of silicon dioxide formed during the combustion of silicon into the crystal lattice.

Может быть использована смесь частиц, которая дополнительно или альтернативно содержит дополнительное вещество или вещества, композиция которых такова, что когда образуется огнеупорная масса, оно/они образуют вещество, вызывающее введение двуокиси кремния, образуемой при сгорании кремния, в огнеупорную массу в виде соединения с кристаллической решеткой. Например, могут быть использованы перекиси, такие как перекись кальция, нитриды, карбиды. A mixture of particles can be used that additionally or alternatively contains an additional substance or substances, the composition of which is such that when a refractory mass is formed, it / they form a substance that causes the introduction of silicon dioxide formed during the combustion of silicon into the refractory mass in the form of a compound with crystalline bars. For example, peroxides such as calcium peroxide, nitrides, carbides can be used.

Окисел, например окись кальция, может быть введена в виде соединения, например в случае окиси кальция в виде волластонита (CaO · SiO₂).An oxide, for example calcium oxide, can be introduced as a compound, for example in the case of calcium oxide in the form of wollastonite (CaO · SiO ₂ ).

Настоящее изобретение особенно пригодно для ремонта огнеупоров, имеющих основу из карбида кремния, или огнеупоров, имеющих основу из двуокиси кремния с высокой плотностью. Следовательно, предпочтительно чтобы керамическая сварка осуществлялась с помощью смеси, большая часть которой по весу содержит соответственно карбид кремния или двуокись кремния. The present invention is particularly suitable for the repair of refractories having a silicon carbide base or refractories having a high density silicon dioxide base. Therefore, it is preferable that the ceramic welding is carried out using a mixture, most of which by weight contains respectively silicon carbide or silicon dioxide.

Изобретение также может быть полезно при ремонте таких видов огнеупоров на основе кремниевого соединения, которые отличаются от упомянутых ранее, например, обычных кирпичей из двуокиси кремния и кирпичей из двуокиси кремния окиси алюминия. The invention may also be useful in the repair of such types of silicon-based refractories that differ from those previously mentioned, for example, conventional silica bricks and silica bricks.

Вещество или вещества, по весу составляющие большую часть смеси, могут соответствовать композиции того огнеупора, который должен быть отремонтирован, или могут представлять собой иные вещества. В последнем случае образуется огнеупорная масса, которая может обладать свойствами, отличающимися от свойств тех огнеупоров, которые подлежат ремонту, а в идеале превосходящими их, например, имеет повышенную стойкость к истиранию, либо повышенную огнестойкость. The substance or substances, by weight constituting most of the mixture, may correspond to the composition of the refractory to be repaired, or may be other substances. In the latter case, a refractory mass is formed, which may have properties that differ from those of refractories that need to be repaired, and ideally exceeding them, for example, has increased abrasion resistance or increased fire resistance.

П р и м е р 1. Огнеупорная масса образована на стенке ректификационной колонны для возгонки цинка. Эта стенка содержит кирпичи с основой из карбида кремния. Смесь из огнеупорных частиц и частиц горючего вещества, которые могут экзотермически окисляться с образованием огнеупорного окисла, и из частиц окиси магния, подается на эти кирпичи. Температура стенки составляет порядка 800^оС. Скорость подачи смеси составляет порядка 60 км/час в потоке чистого кислорода. Смесь имеет следующую композицию, мас. SiC 79 Si 8 Al 5 MgO 8
Размер частиц кремния составляет менее 45 мкм, а степень диспергирования находится в диапазоне 2,5-8,0 см²/г. Размер частиц алюминия составляет менее 45 мкм, а степень диспергирования находится в диапазоне 3,50-6,0 см²/г. Размер частиц карбида кремния составляет менее 1,47 мм, при этом частицы, по весу составляющие 60% имеют размер от 1 до 1,47 мм, частицы по весу составляющие 20% имеют размер 0,125 мм. Средний размер частиц MgO приблизительно составляет 300 мкм. Термин "средний размер" предполагает, что частицы, составляющие по весу 50% имеют размер меньше этого среднего размера.PRI me R 1. A refractory mass is formed on the wall of a distillation column for sublimation of zinc. This wall contains bricks with a silicon carbide base. A mixture of refractory particles and particles of a combustible substance that can be exothermically oxidized to form a refractory oxide and of magnesium oxide particles is fed to these bricks. The wall temperature is about 800 ^C. The feed rate of the mixture is about 60 km / h in a stream of pure oxygen. The mixture has the following composition, wt. SiC 79 Si 8 Al 5 MgO 8
The particle size of silicon is less than 45 microns, and the degree of dispersion is in the range of 2.5-8.0 cm ² / g The particle size of aluminum is less than 45 microns, and the degree of dispersion is in the range of 3.50-6.0 cm ² / g The particle size of the silicon carbide is less than 1.47 mm, while the particles, by weight constituting 60%, have a size of 1 to 1.47 mm, the particles by weight constituting 20%, have a size of 0.125 mm. The average particle size of MgO is approximately 300 μm. The term "average size" implies that particles constituting 50% by weight are smaller than this average size.

Стенка, которая ремонтировалась таким способом, подвергалась значительным изменениям температуры окружающей среды, при этом было видно, что новая огнеупорная масса надежно прилипала к основе. The wall, which was repaired in this way, underwent significant changes in the ambient temperature, while it was clear that the new refractory mass adhered securely to the base.

Структура сформованной массы была исследована под микроскопом. При этом наблюдалась прекрасная сплошность между новой огнеупорной массой и массой огнеупорной основы. Также можно было видеть, что двуокись кремния, образованная при сгорании кремния, вводится в огнеупорную массу с кристаллической решеткой форстерита, кордиерита и глиноземной шпинели. The structure of the molded mass was examined under a microscope. An excellent continuity was observed between the new refractory mass and the mass of the refractory base. It could also be seen that the silicon dioxide formed by the combustion of silicon is introduced into the refractory mass with a crystal lattice of forsterite, cordierite and alumina spinel.

Для сравнения при тех же самых условиях был произведен выброс смеси, не содержащий окись магния. Состав этой смеси был таков, мас. SiC 87 Si 12 Al 1
Можно было видеть, что сформованная огнеупорная масса быстро отделялась от стенки и отходила сама по себе от твердых блоков, если ректификационная колонна для возгонки цинка продолжала работать.For comparison, under the same conditions a mixture was released that did not contain magnesium oxide. The composition of this mixture was such, wt. SiC 87 Si 12 Al 1
You could see that the molded refractory mass quickly separated from the wall and departed by itself from the solid blocks, if the distillation column for sublimation of zinc continued to work.

При изменении этого примера смесь использовалась для ремонта донной части коксовой печи, сложенной из обычных кирпичей, состоящих и двуокиси кремния, и из кирпичей, состоящих из окиси алюминия-двуокиси кремния. При этом была получена ремонтная масса, имеющая хорошую стойкость к износу и прочно прилипающая к стенке, даже если та подвергается значительным температурным изменениям. When changing this example, the mixture was used to repair the bottom of a coke oven, composed of ordinary bricks consisting of both silicon dioxide and bricks consisting of alumina-silicon dioxide. In this case, a repair mass was obtained that has good wear resistance and firmly adheres to the wall, even if it undergoes significant temperature changes.

П р и м е р 2. Как вариант примера 1 использовалась смесь, имевшая следующий состав, мас. SiC 82 SiC 8 Al 5 MgO 5
Ремонтировавшаяся стенка была сложена из кирпичей, имевших основу из карбида кремния, и находилась при температуре порядка 700^оС.PRI me R 2. As a variant of example 1 was used a mixture having the following composition, wt. SiC 82 SiC 8 Al 5 MgO 5
Repairing wall was built of bricks had a matrix of silicon carbide and was at a temperature of about 700 ° ^C.

Полученная огнеупорная масса также надежно приклеивалась к стенке. The resulting refractory mass also reliably adhered to the wall.

Можно повторить пример 2, заменив MgO на перекись MgO₂. В этих условиях используют следующий состав, мас. SiO₂ 80 MgO₂ 7 Si 8 Al 5
П р и м е р 3. Цель состояла в формовании огнеупорной массы на стенке коксовой печи, сложенной из кирпичей, состоящих из двуокиси кремния и имеющих высокую плотность. В то время как объемная плотность традиционных кирпичей из двуокиси кремния составляет порядка 1,8, объемная плотность кирпичей высокой плотности приблизительно составляет 1,89. Такие кирпичи, недавно появившиеся на рынке огнеупорных материалов, обладают более высокими характеристиками по сравнению с традиционными кирпичами из двуокиси кремния в отношении свойств, касающихся газопроницаемости и теплопроводности.Example 2 can be repeated by replacing MgO with MgO ₂ peroxide. In these conditions, use the following composition, wt. SiO ₂ 80 MgO ₂ 7 Si 8 Al 5
PRI me R 3. The goal was to form a refractory mass on the wall of the coke oven, composed of bricks consisting of silicon dioxide and having a high density. While the bulk density of traditional silica bricks is about 1.8, the bulk density of high-density bricks is approximately 1.89. Such bricks, which have recently appeared on the market of refractory materials, have higher characteristics than traditional bricks made of silicon dioxide with respect to properties related to gas permeability and thermal conductivity.

Ремонт стенки, температура которой составляла приблизительно 750^оС, был выполнен с помощью следующей смеси, мас. SiO₂ 80,5 Si 11,1 Al 1 MgO 7,4
Размер частиц SiO₂ составляет менее 2 мм, при этом частицы, составляющие по весу максимально 30% имеют размер от 1 до 2 мм, а частицы, составляющие по весу менее 15% имеют размер меньше 100 мкм.Repair of the wall, the temperature of which was approximately 750 ^about C, was performed using the following mixture, wt. SiO ₂ 80.5 Si 11.1 Al 1 MgO 7.4
The size of the particles of SiO ₂ is less than 2 mm, while the particles constituting by weight of at most 30% have a size of from 1 to 2 mm, and the particles constituting by weight of less than 15% have a size of less than 100 μm.

Сформированная масса надежно прилипала к стенке. The formed mass adhered firmly to the wall.

Напротив, выброс в тех же самых рабочих условиях подобной смеси, не содержащей окиси магния, приводил к получению огнеупорной массы, которая сама по себе отделялась от стенки, если последняя подвергалась различным тепловым воздействием, которые имели место, когда печь находилась в работе. On the contrary, the ejection under the same operating conditions of such a mixture containing no magnesium oxide resulted in a refractory mass, which itself was separated from the wall if the latter was subjected to various thermal effects that occurred when the furnace was in operation.

П р и м е р 4. Цель заключалась в формовании огнеупорной массы на стенке коксовой печи, изготовленной из огнеупора на основе кремниевого соединения, который подвергается значительным изменениям температуры окружающей среды и температура которого не превышает 900^оС.PRI me R 4. The goal was to form a refractory mass on the wall of a coke oven made of refractory based on a silicon compound, which is subjected to significant changes in ambient temperature and whose temperature does not exceed 900 ^about C.

Ремонт выполнен на стенке, температура которой составляла приблизительно 750^оС, с помощью следующей смеси, маc. SiO₂ 80 CaO · SiO₂ (волластонит) 8 Si 8 Al 4
Средний размер частиц волластонита составляет порядка 300 мкм. Размер металлических частиц такой, как в примере 1, а размер частиц двуокиси кремния такой, как в примере 3.Repairs performed on a wall whose temperature was approximately 750 ^{° C,} using the following mixture, by weight. SiO ₂ 80 CaO · SiO ₂ (wollastonite) 8 Si 8 Al 4
The average particle size of wollastonite is about 300 microns. The particle size of the metal is the same as in example 1, and the particle size of the silicon dioxide is the same as in example 3.

Claims

1. A method of forming a deposited layer of refractory mass on the surface of a refractory based on a silicon compound, comprising simultaneously supplying to the surface of oxygen and an exothermic mixture containing combustible silicon particles and refractory particles, characterized in that the mixture contains no more than 15 wt. % of flammable silicon particles, at least 70 wt.% particles of one or more refractory substances and an additional up to 25 wt.% particles of a substance that provides the introduction of silicon dioxide formed during the combustion of silicon particles into the refractory mass in the form of a compound with a crystal lattice.

2. The method according to claim 1, characterized in that magnesium oxide is used as the specified substance.

3. The method according to claim 2, characterized in that at least a portion of the silicon dioxide formed during the combustion of silicon is introduced into the refractory mass in the form of a compound with the crystal structure of forsterite.

4. The method according to PP. 1 to 3, characterized in that the combustible particles additionally contain aluminum particles.

5. The method according to PP. 1 to 4, characterized in that at least a portion of the silicon dioxide formed during the combustion of silicon is introduced into the refractory mass in the form of a compound with the crystal structure of forsterite and / or spinel and / or cordierite.

6. The method according to PP. 1 and 4, characterized in that as the specified substance using particles of peroxide or silicate.

7. The method according to PP. 1 to 6, characterized in that silicon carbide is used as refractory particles.

8. The method according to PP. 1 to 6, characterized in that silicon dioxide is used as refractory particles.

9. The method according to PP. 1 to 8, characterized in that the surface temperature is less than 1000 ^o C.

10. A mixture of particles intended for forming a deposited layer of a refractory mass on the surface of a silicon compound-based refractory containing combustible silicon particles and refractory particles, characterized in that it further comprises particles of a substance that provides the introduction of silicon dioxide formed during the combustion of silicon particles, in the refractory mass in the form of a compound with a crystal lattice in the following ratio of components, wt.%:
Flammable silicon particles - 8 - 15
Refractory particles - 70 - 82
Particles of the specified substance - 5 - 25
11. The mixture according to p. 10, characterized in that it contains magnesium oxide as particles of the specified substance.

12. The mixture according to claim 10, characterized in that it contains particles of peroxide or silicate as particles of the specified substance.

13. The mixture according to paragraphs. 10 to 12, characterized in that the combustible particles further comprise aluminum particles.

14. The mixture according to paragraphs. 10 to 13, characterized in that it contains silicon carbide as refractory particles.

15. The mixture according to paragraphs. 10 to 13, characterized in that it contains silicon dioxide as refractory particles.

16. The mixture according to paragraphs. 10 to 15, characterized in that the particles of the specified substance have a size of not more than 500 microns.

17. The mixture according to paragraphs. 10 to 16, characterized in that the particles of the specified substance have a size of at least 10 microns.