SE468328B - Saett vid avlagning eller putsning av en eldfast konstruktion samt komposition avsedd att anvaendas vid foerfarandet - Google Patents

Description

1 468 528 bibringa konstruktionen en oregelbunden ytprofil och det är ofta önskvärt att modifiera den ytprofilen före det att man utför en reparation av konstruktionen.

Det kan vara nödvändigt eller önskvärt att bilda ett hål i eller på annat sätt avlaga eller putsa en eldfast konstruktion för andra ändamål.

En eldfast konstruktion kunde givetvis avlagas eller putsas ' mekaniskt, t ex genom att använda en kaptrissa, borr eller annat verktyg. men det erbjuder vissa nackdelar för reparation av eldfast. För att putsa eller avlaga det eldfasta och ge en yta lämplig för reparation skulle reparatören vanligtvis ha att närma sig avlagningsstället helt nära och detta förut- sätter att stället skulle vara vid en temperatur, vilken operatören skulle kunna uthärda under den nödvändiga tiden som åtgår för att utföra avlagningen eller putsningen. Detta i sin tur förutsätter att den eldfasta konstruktionen skulle ha kylts från sin normala driftstemperatur eller en temperatur som ligger inom dess normala arbetscykel av drifttemperaturer.

Och den skulle behöva återuppvärmas efter putsning och repara- tion. När det gäller industriella ugnar av olika typer, för att undvika skada på ugnen då dess eldfasta material drar sig samman eller expanderar. skulle sådan kylning och åter- uppvärmning behöva programmeras över en period av flera dagar eller t o m några veckor och detta skulle därmed utgöra en avsevärd förlust i produktion från den ugnen.

Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett sätt att putsa eller avlaga en eldfast konstruktion. vilket kan utföras utan något krav för att vidtaga särskilda åtgärder för att åstadkomma väsentlig och avsiktlig kylning av en sådan konstruktion från en temperatur. som den befinner sig vid under sin normala drift för att så undvika nödvändigheten_ av sådana långa kylnings- och återuppvärmingsperioder.

Enligt föreliggande uppfinning avses ett sätt för avlagning eller putsning av en eldfast konstruktion, som utmärkes av att in ß 468 328 en förbränningsunderhållande gasström medförande en blandning av partiklar. som omfattar partiklar av en eller flera element. som är oxiderbart (oxiderbara) för att bilda en eller flera eldfasta oxider (Härefter kallade "bränslepartik1ar") och eldfasta oxidpartiklar. skjutes ut mot stället som skall avlagas eller putsas och bränslepartiklarna bringas att eller tillåts brinna. varvid blandningen vidare inbegriper ett flussmedel, vars flussverkan är sådan att under den värme som frigöres vid förbränning av bränslepartiklarna, den eldfasta konstruktionen blir mjukad i en sådan utsträckning, att konstruktionen blir avlagad eller putsad genom avlägsnande eller förflyttning av material i densamma under den mekaniska verkan av den anslående strömmen.

Föreliggande uppfinning avser sålunda ett sätt att avlaga eller putsa en eldfast konstruktion, som kan utföras utan något krav för att vidtaga särskilda åtgärder för att åstad- komma väsentlig eller avsiktlig kylning av konstruktionen från en temperatur. som den befinner sig vid under sin normala drift. för att så undvika nödvändigheten av långvariga kylnings- och återuppvärmningsperioder och sålunda undvika eller minska problemen som kan uppstå beroende på kontraktion eller expansion av det eldfasta materialet. Det är t ex vanligen nödvändigt att arbeta på ett sådant sätt. att den eldfasta konstruktionen ej behöver kylas och återuppvärmas genom någon omvandlingspunkt på den dilatometriska kurvan för det material av vilken den är bildad. Faktiskt ju högre temperaturen är på den eldfasta konstruktionen desto mera effektiv är sättet enligt denna uppfinning. Sättet har den särskilda fördelen att vara lätt användbar för att avlaga eller putsa konstruktioner. som består av högkvalitativt eldfast material och/eller vilka befinner sig vid en förhöjd temperatur. som icke desto mindre är ganska låg i förhållande till den maximala tolererbara drifttemperaturen hos den kvalitet av eldfast material av vilken de är tillverkade.

Avlagníngs- eller putsningssättet kan användas helt enkelt för att avlägsna delar av eldfasta konstruktioner för olika 468 3528 4 ändamål. Ibland kan en eldfast konstruktion bli så eroderad. att istället för att utföra reparation enkelt genom att ersätta det eroderade materialet det är mera ekonomiskt eller på annat sätt önskvärt att avlägsna ytterligare eldfast material för att göra plats för att placera en ny eldfast sten eller block. Det är ibland nödvändigt att skära hål í eldfasta stenar (block) t ex för att insätta en läsande sten. Ibland sjunker en valvsten i en eldfast konstruktion ned från dess avsedda läge och står ut från den eldfasta konstsruktionen och' det är nödvändigt att avlägsna en del av en sådan sten för att rätta till konstruktionens profil. Dessa procedurer kan utföras medelst ett avlagnings- eller putsningssätt i enlighet med föreliggande uppfinning, emedan flussmedlet medger att materialet avlägsnas från den eldfasta konstruktionen som hålles i mjukat eller flytande tillstånd därmed medgivande att den avlägsnas under inverkan av den anslående strömmen med minimi avbrott av konstruktionens normala drift beroende på icke önskvärd kylning.

Vi har funnit att då en eldfast konstruktion avlagas eller putsas i enlighet med denna uppfinning. har den avlagade eller putsade ytan i den konstruktionen modifierad komposition.

Detta är p g a att ej allt mjukat material avlägsnas från den ytan och att mjukat material innefattar material. som sköts ut vid avlagningen eller putsníngen inbegripande flussmedel.

P g a närvaron av flussmedlet är det mjukade materialet lättare i stånd att flyta in i och fylla varje spricka som kan vara närvarande i konstruktionens yta. Detta har fördelen att förbättra den avlagade eller putsade ytans integritet: delar av konstruktionen mellan sådana sprickor cementeras till läge. så att de är mindre benägna att falla bort och de fyllda sprickorna exponeras ej längre för t ex atmosfären inom konstruktionen, som kan vara höggradigt korrosiv.

I de mest föredragna utföringsformerna av uppfinningen är arten och andelen flussmedel närvarande i den utskjutna eller utslungade blandningen sådana. att smältníngs- eller mjuk- ningstemperaturen på det avlägsnade materialet från den eld- s 468 328 fasta konstruktionen är åtminstone 200°C mindre än densamma hos konstruktionens eldfasta material. vilken avlagas eller putsas. Detta har fördelen att man kan använda sättet ännu lättare för avlagníng eller putsning av konstruktioner, som består av ganska högkvalitativt eldfast material. och/eller som befinner sig vid en temperatur som är ganska låg i för- hållande till den maximala uthärdliga drifttemperaturen hos den kvalitet av eldfast material av vilken de är gjorda. Det är särskilt fördelaktigt att ha en stor skillnad mellan mjuk- - ningstemperaturerna på de material som avlägsnas och det material i kärnan av stenen från vilket materialet avlägsnas för att bevara stenens inre struktur under avlagningen eller putsningen. Detta gör arbetet lättare i praktiken, särskilt då man arbetar på en yttre yta av en sten i den eldfasta kon- struktionen. Det kommer normalt att föreligga en ökande temperaturgradient från den yttre ytan mot stenens inre yta och detta kan göra det svårt att avlaga eller putsa utsidan på en sådan sten under det att man bevarar dess kärnstruktur om inte det föreligger en sådan stor skillnad i mjukningstempera- turer.

Det flussmedel som användes är med fördel ett flussmedel för det eldfasta materialet av åtminstone en del av de nämnda eldfasta oxidpartiklarna. Detta underlättar att upprätthålla material som stammar från dessa partiklar och material som stammar från den eldfasta konstruktionen i mjukt eller flytande tillstånd för avlägsnande eller förflyttning.

Det är ej nödvändigt att använda stora mängder flussmedel. Den optimala mängden flussmedel har befunnits att vara beroende, liksom optimala mängder bränsle. På konstruktionens eld- fasthet, som avlagas eller putsas och dess temperatur. Det är även önskvärt att ej använda mer flussmedel än som är nödvän- digt för att uppnå det önskade resultatet. Vi har därför funnit att det är att föredra att flussmedlet är närvarande i den utslungade blandningen i en viktandel ej mer än hälften av bränslepartiklarna och företrädesvis i en viktproportion ej mer än en tredjedel av bränslepartiklarna. 468 328 Det finns olika flussmedel som kan användas. av vilka en del beror på sammansättningen av den eldfasta konstruktionen som avlagas eller putsas och sammansättningen på de eldfasta oxidpartiklar. som sprutas. Vid vissa föredragna utförings- former av uppfinningen omfattar flussmedlet en fluorid. Som exempel är ammoniumbifluorid och magnesiumfluorid effektiva flussmedel för många eldfasta oxidkompositioner. Alternativt eller dessutom föredrages det att flussmedlet är en förening ' av en metall annan än en metall som har en oxid. som är när- varande i de eldfasta oxidpartiklarna. Kalciumkarbonat kan t ex användas som ett flussmedel då man arbetar med vissa aluminiumoxid-silikat-eldfasta material och magnesíumkarbonat kan användas som flussmedel då man arbetar med många eldfasta kompositioner andra än de som innehåller magnesiumoxid. För allmänna ändamål föredrages det att flussmedlet omfattar åtminstone ett alkalimetallsalt. Alkalimetallsalter är goda flussmedel för i huvudsak alla de eldfasta materialen, som kommer i fråga. Användningen av natriumsalter föredrages av kostnadsskäl. Bland alkalimetallsalterna. som är mest verk- samma som flussmedel är de som väljes från borat, sulfat, karbonat och fosfat och deras användning föredrages därmed.

För lätthet i utskjutníng av blandningen av enskilda partiklar och för att underlätta det önskade resultatet. är det fördel- aktigt att medelkornstorleken hos flussmedelspartiklar är mellan hälften och två gånger medelkornstorleken hos de eldfasta oxidpartiklarna och företrädesvis åtminstone 50 vikt-% av flussmedelspartiklar har en kornstorlek under 200 um.

Såsom angivits är avlagníngen eller putsningssättet enligt uppfinningen användbart helt enkelt för att trimma en eldfast konstruktion eller för att skära ett hål däri. Man bör emellertid lägga märke till att avlagníngen eller putsningen m; har särskilda fördelar då den utföres som ett förberedande steg vid vissa eldfasta reparationssätt och särskilt sådana reparationsförfaranden som de som i sig själva är istånd att 7 468 528 utföras vid eller nära den normala drifttemperaturen för en eldfast konstruktion.

En sådan reparationsteknik har blivit känd som keramisk svets- ning. Detta slag av process visas av brittiskt patent nr 1 330 894 och brittisk patentansökan publicerad under nr GB 2 170 l9lA (båda med Glaverbel som sökande). Vid sådana keramiska svetsningsprocesser bildas en sammanhängande eldfast massa på en yta genom att mot ytan skjuta ut en blandning av - eldfasta partiklar och bränslepartiklar tillsammans med syre.

Bränslepartiklarna som användes är partiklar vars samman- sättning och granulometri är sådana att de reagerar exoter- miskt med syre för att resultera i bildning av en eldfast oxid och frigöra den värme som erfordras för att smälta åtminstone ytorna på de utskjutna eldfasta partiklarna.

Föreliggande uppfinning avser även ett keramiskt svetsníngs- sätt. enligt vilken en sammanhängande eldfast massa bildas vidhäftande till en eldfast konstruktion vid ett svets- ningsställe genom att skjuta ut en förbränningsunderhållande gasström medförande en blandning av partiklar, som omfattar partiklar av ett eller flera element. som är oxiderbart (oxiderbara) för att bilda en eller flera eldfasta oxider (härefter kallade “bräns1epartiklar“) och eldfasta oxid- partiklar mot svetsningsstället och bränslepartiklarna bringas att eller får brinna för att mjuka eller smälta åtminstone ytorna på de eldfasta oxidpartiklarna. så att en nämnd samman- hängande eldfast massa bildas vidhäftande konstruktionen. som utmärkes av att vid ett preliminärt behandlingssteg, svets- ningsstället putsas genom en eldfast putsning såsom här defi- nierats.

I allmänhet rekommenderas det att skjuta ut partiklar i närvaro av en hög koncentration syre. t ex med användning av syre av kommersiell kvalitet som bärgas. P g a de mycket höga temperaturerna i den keramiska svetsningsreaktionszonen. kan en tillräcklig smältning eller mjukning av de eldfasta partik- larna uppnås och det är sålunda möjligt att bilda en höggra- 4-68 528 8 digt sammanhängande eldfast massa med god eldfasthet.

En särskild fördel med keramiska svetsningsprocesser är att de kan utföras på den eldfasta konstruktionen under det att den är i huvudsak vid sin normala varma drifttemperatur. Detta har uppenbara fördelar genom att “stilleståndstiden“ för konstruk- tionen som repareras kan minimeras liksom varje problem som beror på termisk kontraktion och expansion av det eldfasta materialet. Svetsning vid temperaturer nära den eldfasta konstruktionens drifttemperatur har även fördelar för kvaliè teten på den bildade svetsen. Svetsningsreaktionerna tenderar att vara i stånd att mjuka eller smälta konstruktionens yta, så att en god fog göres mellan ytan som behandlas och den nybildade eldfasta svetsningsmassan.

Vi har funnit att under det att det vanligen är möjligt att bilda en god fog mellan den eldfasta grundkonstruktionen och svetsningsmassan. kan vissa problem uppstå. som i huvudsak undvikes med ett keramiskt svetsningssätt i enlighet med före- liggande uppfinning. Dessa problem har uppstått genom en eller två grundorsaker: svetsningsställets temperatur på den eld- fasta konstruktionen och den temperatur som erfordras för att bilda den sammanhängande eldfasta svetsningsmasan och förena den med grundkonstruktionen.

Svetsningsställets normala temperatur kan helt enkelt ha varit alltför låg för den eldfasta konstruktionen att där uppvärmas tillräckligt för att mjuka den (såsom erfordras för en god fog) utan att spela den keramiska svetsningsstrålen över den under en avsevärd tidsperiod. Under den tiden kommer mycket av det sprutade materialet att ha återstudsat från konstruktionen och gått till spillo.

Det finns olika möjliga skäl för en låg temperatur vid svets- ningsstället. Man bör komma ihåg att eldfasta material av olika kompositioner och kvaliteter användes för olika delar av många eldfasta konstsruktioner, beroende vanligen på den drifttemperatur som uppträder på de olika ställena. Men ibland 9 468 328 användes ett högkvalitativt eldfast material på ett ställe där ur enbart temperaturöverväganden man skulle kunna förvänta sig att det skulle vara lämpligt att använda ett eldfast material av lägre kvalitet. Under det att den rådande temperaturen kan vara tillräcklig för att bilda en kraftigt vidhäftande svets på en sådant eldfast material av en lägre kvalitet, kan den ej vara tillräckligt hög för att bilda en god svets på ett eld- fast material av en högre kvalitet. Som ett särskilt exempel på detta anför vi valv i mänginmtningspartiet till glassmält- ' ningsugnar. P g a de temperaturer som normalt förhärskar vid valvet i mänginmatningspartiet till en i drift varande glas- smältningsugn ej är särskilt höga i förhållande till tempera- turerna som påträffas annorstädes i ugnen. skulle man kunna överväga att använda ett eldfast material av ganska låg kvali- tet. Men p g a att atmosfären i det området är rik på natrium- ångor som härrör från den smältande satsen av glasbildande material och därför är mycket korrosiv. är det vanligt att göra valvet i mänginmatningspartiet av ett högkvalitativt eldfast material känt som "Zac".

Ett annat skäl för en låg temperatur vid svetsningsstället kan helt enkelt vara att svetsningsstället befinner sig på konstruktionens utsida istället för på dess insida. Detta förorsakar problem alldeles oberoende av vilken eldfast kvalitet som behandlas.

Temperaturen som erfordras för att bilda svetsen kan även förorsaka problem, särskilt med avseende på bildning av eldfasta material av ganska högkvalitativ sammansättning.

Problemet är att i många fall för att säkerställa mjukning av den eldfasta konstruktionen för att uppnå en god fog mellan konstruktionen och svetsmassan måste den eldfasta konstruk- tionens yta bringas till en mycket hög temperatur och denna temperatur kan vara över en omvandlingspunkt på det eldfasta materialets dilatometriska kurva. under det att drifttempera- turen på det eldfasta materialet är under den omvandlingspunk- ten. Som resultat av detta kommer det att finnas en skillnad i kontraktion tvärs över fogen mellan den nybildade eldfasta 328 massan och grundmaterialet då svetsen svalnar från sin bild- ningstemperatur till dess arbetstemperatur, även då grund- materialet och den nybildade massan har i huvudsak identiska kemiska sammansättningar. Som ett resultat bygges spänningar upp och den nybildade massan tenderar att spricka och flagna av från det eldfasta grundmaterialet.

Ytan på en eldfast konstruktion avlagad eller putsad i enlig- het med föreliggande uppfinning har modifierad sammansättning p g a att ej allt det mjuka materialet avlägsnas från den avlagade eller putsade ytan. Närvaron av ett tunnt ytskinn av eldfast material innehållande flussmedel. som är väl bundet till det eldfasta grundmaterialet i den eldfasta konstruktio- nen kan vara särskilt fördelaktig om man senare önskar utföra en keramisk svetsning för att avsätta ytterligare eldfast massa på det stället. P g a att det nya tunna ytskiktet på den eldfasta grundmassan innehåller flussmedel. behöver den ej uppvärmas så kraftigt för att mjuka det. med resultat att det eldfasta materialet, som mjukats genom de keramiska svets- ningsreaktionerna och anslagen mot den ytan lättare kan blandas med material vid den ytan för att så befordra bindning mellan den eldfasta svetsningsmassan och grundkonstruktionen.

Vi har även funnit att det föreligger en tendens för fluss- medlet att dispergeras i den nyss avsatta svetsningsmassan. så att dess koncentration är allmänt lägre och har en mindre ofördelaktig inverkan på eldfastheten hos den erhållna kon- struktionen. Som ett resultat är flussmedelhalten vid ytan/svetsmassans gränsyta mindre än som skulle förväntas och det är möjligt att uppnå en övergångszon mellan den ursprung- liga konstruktionen och svetsningsmassan. som säkerställer en god bindning och där samtidigt dess eldfasthet ej minskas så mycket som skulle kunna förväntas genom användning av fluss- medlet. Faktiskt kan övergångszonen vara ganska tunn, så att kvaliten på fogen mellan konstruktionen och svetsen förbättras utan någon märkbar försämring av den nya konstruktionens eld- fasthet.

Under det att det givetvis skulle vara möjligt att inbegripa ll 468 328 en viss mängd av ett flussmedel i den keramiska svetsnings- blandningen, föredrages detta ej om inte den följande sänkningen av svetsningsmassans eldfasthet kan tolereras.

Bortsett från detta finner man det lämpligt och verksamt att partikelblandningen, som utskjutes i det keramiska svets- ningssteget har någon eller flera av de föredragna särdrag som i det följande kommer att angivas med avseende på bränsle- partiklarna och/eller de eldfasta partiklarna i den eldfasta avlagnings-putsningsblandningen. ' Faktiskt är det särskilt lämpligt att partikelblandningen som utskjutes i det keramiska svetsningssteget har i huvudsak samma sammansättning som den som utskjutes i det eldfasta avlagníngssteget med undantag av att vid det keramiska svets- ningssteget flussmedlet utelämnas. Blandningen av enskilda partiklar. som skall skjutas ut vid det eldfasta avlag- nings-putsningssteget kan sålunda t ex tillverkas helt enkelt genom att tillsätta en lämplig mängd flussmedel till en mängd av blandningen. som skall användas vid det keramiska svets- ningssteget.

Bränslepartiklarnas granulometri har en mycket viktig verkan på det sätt som förbränningen äger rum antingen under avlag- níng eller putsning av en eldfast konstruktion eller under en keramisk svetsning. Vi har funnit att det är önskvärt att använda sig av mycket fint fördelade bränslepartiklar. Före- trädesvis har åtminstone 50 vikt-% av bränslepartiklarna en kornstorlek under 50 um och med fördel har åtminstone 80 vikt-% av bränslepartiklarna en kornstorlek under 50 um. Det föredrages att åtminstone 50 vikt-% av bränslepartiklarna har en kornstorlek under 30 um och för optimala resultat har åtminstone 80 vikt-% av bränslepartiklarna en kornstorlek under 30 um.

Olika element kan användas som bränsle, inbegripande magnesium och zirkonium. men det föredrages att bränslepartiklarna omfattar partiklar av aluminium och/eller kisel, eftersom dessa element ger en god kompromiss mellan effektivitet. lätt- 468 328 12 het och säkerhet vid användning och kostnad. Det föredrages särskilt att använda en blandning av aluminium och kisel- partiklar. företrädesvis en sådan där det finns mera kisel än aluminium. Aluminiumet. som är lättare tändbart tjänar till att upprätthålla en reaktionszon i vilken kislet brinner och den alstrade kombinerade värmen kan vara tillräcklig för av- sedda ändamål.

Den optimala mängden bränslepartiklar som skall ingå i bland- ' ningen av enskilda partiklar beror på driftförhållandena. För en given drifttemperatur för det eldfasta materialet, är det i allmänhet önskvärt att inbegripa mera bränsle ju högre det eldfasta materialets kvalitet är. För ett givet eldfast mate- rial är det likaledes önskvärt att_inbegripa mera bränsle ju lägre drifttemperaturen är vid svetsnings- eller avlagnings- stället. Beroende på omständigheter. kan det vara önskvärt för blandningen som användes för avlagning eller putsning att ha en något högre bränslehalt än som är närvarande i en blandning som användes för keramisk svetsning. I allmänhet har vi funnit att för att uppnå en tillfredsställande avlagning eller puts- ning eller keramisk svetsning. är det helt tillräckligt att inbegripa bränsle i den utskjutna blandningen i mängder av upp till 30 vikt-%. Bränslepartiklarna är med fördel närvarande i en proportion ej överskridande 30 vikt-% av den utskjutna partikelblandningen. Detta har ekonomisk fördel eftersom bränslepartiklarna är den mest dyrbara delen av de utskjutna blandningarna. Vi har även funnit att inbegripandet av över- skottsmängder av bränslepartiklar kan oförsvarligt öka risken att den alstrade reaktionen skulle kunna fortplanta sig till- baka utmed utskjutningsanordningen och därmed i bästa fall förorsaka avbrott i avlagnings- eller svetsningsoperationen och sämst en explosíonsrisk för driftpersonalen.

Bränslepartiklarna är med fördel närvarande i en proportion ej mindre än 8 vikt-% av den utskjutna partikelblandningen. Detta representerar en tillfredsställande kompromiss mellan mängden bränsle som skall ingå och den tid under vilken reaktionszonen måste bestrykas över det ställe som avlagas eller svetsas. Det 'l 13 Q 468 528 inses givetvis att mera bränsle kan erfordras för inverkan på eldfasta material av hög kvalitet vid låg temperatur och att mindre kan erfordras då man arbetar på eldfasta material av låg kvalitet vid hög temperatur.

Valet av eldfasta oxidpartiklar för den utskjutna blandningen har en inverkan på kvaliteten och vidhäftningen av ytavsätt- ningen. som bildas under svetsning och på modifieringen av den eldfasta konstruktionens yta, som avlagas eller putsas. För att minska problemen som kan påträffas beroende på olika värmeutvidgning eller kontraktion på den eldfasta konstruktio- nens tunna ytskikt eller vid dess gränsyta med en svetsnings- avsättning. är det i allmänhet önskvärt att konstruktionens ytsammansättning ej bör modifieras i någon stor utsträckning och att svetsníngsavsättningen även bör vara av i grova drag liknande kemiska sammansättning. Detta ger även kemisk för- dragsamhet mellan avsättningen och konstruktionen. Uppenbarli- gen kan perfekt överensstämmelse mellan kompositionerna i ytan och den underliggande eldfasta konstruktionen ej uppnås p g a att flussmedel ingår i den ytan. Icke desto mindre för att befordra vidhäftníng och fördragsamhet föredrages det att de eldfasta oxidpartiklarna omfattar partiklar av åtminstone huvudbeståndsdelen (beståndsdelarna) i den eldfasta konstruk- tionen.

Vid föredragna utföringsformer-av ett sätt enligt någondera sidan av uppfinningen väljes de eldfasta partiklarna från oxider av åtminstone en av aluminium, krom, magnesium. kísel och zirkoníum.

De eldfasta oxidpartiklarna är med fördel närvarande i en proportion ej mindre än 75 vikt-% av den utskjutna partikel- blandningen. Det är överraskande att samma höga mängd oxid- partiklar bör övervägas för att ingå i en blandning. som skall användas å ena sidan för vad som väsentligen är ett sätt att avlägsna eldfast material från en eldfast konstruktion och å andra sidan ett sätt för att avsätta eldfast material på samma eldfasta konstruktion. Detta är icke desto mindre fallet. 468 328 14 Inbegripandet av sådana mängder eldfast oxid har fördelar i att minska risken av fortplantning bakåt av avlagnings- eller putsnings- eller svetsningsreaktionerna. eftersom för en given mängd bränsle som användes. den mängden tenderar att minska reaktionens fortplantningshastighet.

Föreliggande uppfinning sträcker sig till en komposition av enskilda partiklar, lämpliga att användas i en eldfast av- lagning eller putsning såsom här angivits och inbegriper där- - med en komposition av enskilda partiklar lämpliga att användas i ett sätt för avlagning eller putsning av en eldfast kon- struktion. där kompositionen omfattar partiklar av åtminstone ett element. som är oxiderbart för att bilda en eldfast oxid (härefter kallad "bränslepartiklarf) och eldfasta oxidpartik- lar och blandningen inbegriper vidare ett alkalimetallsalt som flussmedel. vars flussverkan är sådan att då blandningen ut- skjutes i en förbränningsunderhållande gasström och bränsle- partiklarna brännes. den eldfasta konstruktionen mjukas till en utsträckning så att konstruktionen blir avlagad eller putsad genom avlägsnande eller förflyttning av material däri under den anslående strömmens mekaniska verkan.

En sådan komposition är mycket nyttig och verksam då den användes vid eldfast avlagning eller putsning. t ex ett sätt som här ovan definierats.

Såsom angivits har bränslepartiklarnas granulometri en mycket viktig inverkan på det sätt som förbränningen äger rum. Före- trädesvis har åtminstone 50 vikt-% av bränslepartiklarna en kornstorlek under 50 um och med fördel har åtminstone 80 vikt-% av bränslepartiklarna en kornstorlek under 50 um. Det föredrages att åtminstone 50 vikt-% av bränslepartiklarna har en kornstorlek under 30 um och för optimala resultat har u åtminstone 80 vikt-% av bränslepartiklarna en kornstorlek under 30 um.

Olika element kan användas som bränsle. inbegripande magnesium och zirkonium, men det föredrages att bränslepartiklarna om- 468 528 fattar partiklar av aluminium och/eller kisel, eftersom dessa element ger en god kompromiss mellan effektivitet, lätthet i användningen och kostnad. Det föredrages särskilt att använda en blandning av aluminium och kiselpartiklar, företrädesvis en blandning i vilken det finns mera kisel än aluminium. Alumi- niumet som är lättare tändbart tjänar till att upprätthålla en reaktionzon i vilken kislet brinner och den kombinerade värmen som alstras. kan vara tillräcklig för ändamâlen som avses.

Den optimala mängden bränslepartiklar. som skall ingå i bland- ningen av enskilda partiklar beror på driftförhållandena under vilka den skall användas. I allmänhet har vi funnit att för att uppnå en tillfredsställande avlagning eller putsning är det helt tillräckligt att inbegripa bränsle i den utskjutna blandningen i mängder upp till 30 vikt-%. Företrädesvis är bränslepartiklar närvarande i en proportion ej överskridande vikt-% av den utskjutna partikelblandningen. Detta har fördelen när det gäller ekonomi. eftersom bränslepartiklarna är den dyrbaraste delen av den utskjutna blandningen. Vi har även funnit att inbegripandet av överskottsmängder av bränsle- partiklar oförsvarligt kan öka risken att vid drift de fram- kallade avlagnings- eller putsníngsreaktionerna kan fortplanta sig bakåt utmed utskjutningsanordningen.

Bränslepartiklarna är med fördel närvarande i en proportion ej mindre än 8 vikt-2 av den utskjutna partikelblandningen. Detta representerar en tillfredsställande kompromiss mellan mängden bränsle. som skall inbegripas och den tid under vilken avlag- nings- eller putsningsreaktionszonen måste besprutas över det ställe, som skall avlagas eller putsas. Det inses givetvis att mera bränsle kan erfordras för att inverka på högkvalitativa eldfasta material vid låg temperatur och att mindre kan er- fordras då man arbetar med eldfasta material av låg kvalitet vid hög temperatur.

De eldfasta oxidpartiklarna är med fördel närvarande i en proportion ej mindre än 75 viktprocent av den utskjutna partikelblandningen. Det är överraskande att en sådan hög 468 528 N mängd oxidpartiklar skulle övervägas för att ingå i en bland- ning. som skall användas för vad som väsentligen är sätt att avlägsna eldfast material från en eldfast konstruktion. Detta är icke desto mindre fallet. De eldfasta partiklarna som användes synes ha någon sorts nötningsverkan på det ställe som avlagas eller putsas, så att därmed avlagníngen eller puts- ningen påskyndas. Givetvis blir en del av de eldfasta oxid- partiklarna som utskjutes mjukare eller smälta så att de går samman med materialet som förflyttas från den eldfasta kon- ' struktíonens yta och de avlägsnas ej helt, så att de bildar en tunn ytskiktavsättning på det putsade eldfasta materialet. 4 v! Valet av eldfasta oxidpartiklar för den utskjutna blandningen har en inverkan på kvaliteten och vidhäftningen av det modi- fierade tunna ytskiktet. som förblir på den eldfasta konstruk- tionen. som putsats. För att minska problemen, som kan påträf- fas beroende på olika värmeutvidgning eller kontraktion av avsättningen och den eldfasta konstruktionen, är det i all- mänhet önskvärt att avsättningen och konstruktionen bör ha i grova drag liknande kemiska sammansättningar. Detta ger även kemisk förenlighet mellan avsättningen och konstruktionen. Det är uppenbart att perfekt överensstämmelse mellan sammansätt- ningarna i ytavsättningen och den eldfasta konstruktionen ej kan uppnås på grund av att flussmedel ingår i avsättningen.

Kompositionen av de enskilda partiklarna enligt uppfinningen kan användas för att putsa eller avlagra olika sammansätt- ningar på eldfast konstruktion och det föredrages att de eldfasta partiklarna väljes från oxider av åtminstone en av aluminium. krom. magnesium. kisel och zirkonium.

Det är ej nödvändigt att använda stora mängder flussmedel. Den optimala flussmedelmängden har befunnits vara beroende liksom optimala mängden bränsle på konstruktionens eldfasthet som Û) avlagas eller putsas och dess temperatur. Det är även önskvärt att använda så lite flussmedel som är nödvändigt. Vi har där- , för funnit att det föredrages att flussmedlet är närvarande i den utskjutna blandningen i en proportion ej mer än hälften av bränslepartiklarna och företrädesvis i en proportion ej mer än 11 468 328 en tredjedel av bränslepartiklarna.

Det finns olika flussmedel som kan användas. Vid vissa före- dragna utföringsformer av uppfinningen omfattar flussmedlet en fluorid. Alternativt eller dessutom kan sådant flussmedel om- fatta ett alkalimetallsalt. Av alkalimetallsalterna föredrages användning av ett natriumsalt av kostnadsskäl. Bland alkali- metallsalterna som är mest effektiva som flussmedel är de som väljes från borat. sulfat. karbonat och fosfat och deras an- vändning föredrages i enlighet därmed.

För lätthet att skjuta ut blandningen av enskilda partiklar och för att underlätta det önskade resultatet är det fördelak- tigt att medelkornstorleken på partiklarna i flussmedlet är mellan hälften och två gånger medelkornstorleken hos de eld- fasta oxidpartiklarna och företrädesvis åtminstone 50 vikt- procent av partiklarna i flussmedlet har en kornstorlek under 200 um.

Föredragna utföringsformer av uppfinningen kommer nu att beskrivas mera detaljerat endast som exempel.

I den följande beskrivningen var den anordning som användes för att skjuta ut partikelblandningarna i alla exempel en anordning såsom beskrivits i vårt brittiska patent nr 1 330 894.

Exempel 1 I en glassmältningsugn hade en sten av 'Zac'-eldfast material förskjutits och riskerade att falla in i ugnen. Detta 'Zac'-eldfasta material har en ungefärlig viktsammansättning av 10-15 % kíseldioxid. 40-55 % aluminiumoxid och 30-45 % zirkoniumoxid. Man önskade att fästa den stenen till en intilliggande sten. som var bildad av mullit. Den normala drifttemperaturen på väggen i den delen av ugnen var något mindre än 800°C. För att fästa Zac-stenen bestämde man att skära ett kilspär i mullitstenen och fylla det kilspåret med 468 328 18 en eldfast massa bildad genom keramisk svetsning. Pâ grund av den särskilda formen på Zac-stenen var det ej nödvändigt att skära ett kilspår i denna.

En keramisk svetsningskomposition utgörande en blandning av partiklar iordníngställdes enligt följande (viktdelar): Si ll A1 9 stabiliserad zirkoníumoxid 30 alfa-alumíniumoxid (korundum) 45 (totalt 95) Kisel och aluminiumbränslepartiklarna hade en nomínal maximal kornstorlek under 45 um, medelkornstorleken på kislet var 6 um. Vi använder uttrycket “mede1kornstorlek“ för att beteck- na en storlek så att 50 massprocent av partiklarna har en storlek mindre än det medeltalet. Medelkornstorleken för alumíniumet var 5 um. Medelkornstorleken för zirkoniumoxíden var 150 um och motsvarande för aluminiumoxíden var 100 um.

Denna keramiska svetsningspulverkomposition uppdelades i två delar och till en av dessa delar tillsattes natríumkarbonat som flussmedel i en mängd så att en del innehöll 5 viktprocent natríumkarbonat. Detta gjordes för att bilda en pulverkomposi- tion för avlagning eller putsning. Medelkornstorleken på natríumkarbonatet var líknande'den hos zirkoniumoxiden.

Komposítíonen av avlagnings eller putsningspulver utsköts mot stenarna som skulle putsas i en ström av syrgas av kommersiell kvalitet med användning av en lans såsom beskrives i brittiskt patent nr l 330 894. Beroende på närvaron av flussmedlet och trots den ganska låga drifttemperaturen hos det eldfasta materialet av mullit, fann man att material från mullitblocket kunde avlägsnas ganska snabbt för att bilda ett kilspår.

Då det önskade skärdjupet uppnåtts. ändras pulverblandningen som tíllfördes lansen till den keramiska svetsningspulvorkom- positionen som angivits ovan. Detta var givetvis av samma -q ' V). 468 328 19 sammansättning som det som användes för avlagníng och putsning men utan flussmedlet. I frånvaro av flussmedlet fann man det utomordentligt svårt att avlägsna mera material från eldfasta konstruktionen. Tvärtom avsattes en sammanhängande svets- ningsmassa. som kraftigt vidhäftade och bildade en kil. som förhindrade ytterligare förskjutning av Zac-stenen. Lättheten med vilken en sådan kraftigt vidhäftande svetsmassa bildades var ganska överraskande i betraktande av den eldfasta komposi- tionens ganska höga kvalitet hos den svetsmassan och den ganska låga omgivande temperaturen vid arbetsstället. Denna kraftiga vidhäftning tillskrevs delvis närvaron av ett tunt ytskikt mellan mullitstenen och svetsníngsmassan, som innehöll flussmedel som kvarblivit från den tidigare putsningsoperatio- nen och som blev omvandlad under svetsningsoperationen till ett övergångsskikt mellan stenen och svetsmassan och befordra- de bindning däremellan.

Via en variant befordrades bindning mellan kilen av svetsmassa och Zacfstenen genom en preliminär putsningsoperation på den stenen för att bilda ett tunt ytskikt därpå innehållande flussmedel.

Hela putsnings och reparationsâtgärden kunde utföras lätt och ganska snabbt och det förekom i huvudsak ingen förlust i ugnsproduktion.

Vid en variant kompletterades den del av pulversammansätt- ningen som användes vid den keramiska svetsningen med ytter- ligare 5 viktdelar korundum.

Exempel 2 Zac-stenar som utgjorde den yttre ytan av ett valv till mänginmatningspartiet till en glassmältningsugn utvecklade sprickor och småsprickor och delar av dessa Zac-stenar föll bort. För att utföra en reparation. putsades den kvarvarande ytan av valvet först med användning av en putsblandning beskriven i exempel l. Putsníng resulterade i mjukning av löst I 468 328 2° material och dess avlägsnande från valvet genom mekanisk verkan i huvudsakligen beroende på de utskjutna eldfasta partiklarna och det medförde även bildning av ett tunt ytskikt innehållande flussmedel, som på grund av dess flytbarhet var i stånd att tränga in i och i huvudsak fylla de kvarvarande småsprickorna. Detta tunna ytskikt var även högeffektivt för att befordra bindning mellan den putsade valvkonstruktionen och en keramisk svetsningsmassa som därefter avsattes.

Den keramiska svetsníngsmassan uppbyggdes genom att skjuta ut en pulverkomposition enligt följande: En första blandning. "blandning A" iordningställdes inne- hållande i viktprocent 87 % kiseldioxid. 12 % kisel och 1 % aluminium. Kislet och aluminiumet hade resp. kornstorlekar som angives i exempel 1 och kiseldioxiden hade en medelkornstorlek av omkring 450 um.

En andra blandning, "blandning B". iordninggjordes inne- hållande i viktprocent 45 2 korundum. 43 % stabiliserad zirkoniumoxid. 8 % kisel och 4 % aluminium. Dessa material hade de resp. kornstorlekarna som angives i exempel l.

Dessa två blandningar "A" och "B" blandades själva tillsammans i lika viktdelar för att bilda den keramiska svetsningspulver- kompositionen, som sköts ut för att bygga upp en reparations- svetsningsmassa på det putsade valvet till mänginmatningspar- tiet.

Den resulterande svetsningsmassan befanns vidhäfta mycket väl till Zac-stenarna, som hade putsats.

I ett prov lade man märke till att den keramiska svetsnings- blandningen enligt exempel 1, dvs. en sammansättning ekviva- lent med putsningsblandninen som användes i detta exempel. men utan flussmedel, hade mycket låg effektivitet för att preli- minärt putsa Zac-stenarna i valvkonstruktionen för mänginmat- ningspartiet och även att det var ganska svårt att bygga upp 21 468 328 en reparatíonssvetsningsmassa vid det stället direkt på stenar behandlade med användning av den icke flussade blandningen.

Detta tillskrevs den ganska låga drifttemperaturen för dessa stenar och deras mycket höga eldfasta kvalitet. Båda dessa faktorer motverkar kombinerat sådan mjukning av stenarnas yta som är nödvändig för att uppnå den bästa vidhäftningen mellan grundmaterialet i den eldfasta konstruktionen och den avsatta svetsningsmassan. Den utomordentliga vidhäftningen mellan svetsningsmassan och de putsade stenarna å andra sidan till- skrevs åtminstone delvis närvaron av ett tunt ytskikt ganska rikt på flussmedel beroende på putsningsoperationen. vilket tunna ytskikt därmed lättare mjukades. överraskande var gräns- skiktet beroende på närvaron av detta tunna ytskikt ej så fördärvligt för den resulterande reparationens eldfasthet såsom var väntat. Det förmodas att sammansättningen på det tunna ytskiktet modifierades under avsättning av svetsnings- massan med resultat att flussmedlet blev mera brett fördelat i den eldfasta konstruktionen. så att i den slutliga reparatio- nen flussmedlets koncentration sänktes så att den ej hade en noterbart ofördelaktig inverkan på det eldfasta materialets mjukningspunkt i vilket det ingick.

Exempel 3 sprickor utvecklade sig i silikastenar på det yttre av en ugn, där den normala väggtemperaturen var 450°C och delar av konstruktionen föll bort.

Ett sådant fel skulle vara utomordentligt svårt att reparera på något tidigare känt sätt. Stället var alltför varmt för någon känd våtcementeringsteknik, men alltför kallt för tidigare kända keramiska svetsningstekniker.

För att åstadkomma en reparation isolerades väggområdet omkring reparationsstället. så att reparationsstället upp- värmdes till en temperatur av 750°C. Reparationsstället putsa- des genom att skjuta ut eldfast putsningspulver genom en lans och reparationen fullbordades genom keramisk svetsning. 22 468 328 Beroende på arten och proportionen av flussmedlet närvarande i den utskjutna blandningen var mjukningstemperaturen på det material som avlägsnades från reparationsstället mer än 200° lägre än den hos silikamaterialet av vilket de eldfasta stenarna var tillverkade. Detta underlättade avlägsnande av material från dessa block utan att störa deras inre kärnstruk- tur.

För att bilda det keramiska svetsníngspulvret, kompletterades blandning "A" i exempel 2 med ytterligare tre delar aluminium och detta kompletterades ytterligare med 5 delar natriumkar- bonat som flussmedel för att bilda det eldfasta putsningspulv- ret.

Det ytterligare bränslet användes på grund av den ganska låga temperaturen på reparationsstället.

Exempel 4 Det följande utgör en lämplig pulverblandning enligt före- liggande uppfinning att användas vid putsning av en aluminium- oxidhaltíg eldfast konstruktion genom ett sätt i enlighet med uppfinningen.

Si - ll Al 9 natríumkarbonat 5 alfa-aluminiumoxíd (korundum) 75 Proportionerna som givits utgör viktproportioner och de olika ingredienserna har de resp. granulometrier som angivits i exempel 1.

Samma blandning. utan flussmedlet och valfritt med användning av mindre metallískt bränsle är lämpligt för att användas i en efterföljande keramísk svetsning i enlighet med uppfinningen. ,,/) /w 23 468 528 Vid en variant av putsníngen i enlighet med uppfinningen kan natriumkarbonatet ersättas av kalciumkarbonat eller magnesium- karbonat som flussmedel. vid andra varianter av sätt och sammansättningar i enlighet med denna uppfinning ersättes natriumkarbonatflussmedlet av natriumborat, natríumsulfat eller natriumfosfat.

Vid andra varianter av sätt och kompositioner i enlighet med ' uppfinningen modifieras pulverblandníngen för att ta hänsyn till kompositíonen hos den eldfasta konstruktion. som behand- las.

Claims (20)

10 15 20 25 30 Û\ 3 24 C ud IQ ca Patentkrav

1. Sätt vid avlagning eller putsning av en eldfast konstruk- tion, k ä n n e t e c k n a t av att en förbränningsunder- hållande gasström bärande en blandning av partiklar, som om- fattar partiklar av ett eller flera element. som är oxiderbart (oxiderbara) för att bilda en eller flera eldfasta oxider (härefter benämnda “bränslepartiklar") och eldfasta oxid- partiklar utskjutes mot det ställe som skall avlagas eller putsas och bränslepartiklarna bringas att eller får brinna. varvid blandningen vidare inbegriper ett flussmedel. vars flussverkan är sådan att under den värme som frigöres vid förbränning av bränslepartiklarna den eldfasta konstruktionen blir mjukad i en sådan utsträckning, att konstruktionen blir putsad genom avlägsnande eller förflyttning av material däri under den anslående strömmens mekaniska verkan.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att arten och proportionen av flussmedlet närvarande i den utskjutna blandningen är sådan att smältningen eller mjukningstemperatu- ren hos det material som avlägsnas från den eldfasta konstruk- tionen är åtminstone 200°C mindre än den hos det eldfasta materialet hos konstruktionen som putsas.

3. Sätt enligt krav l eller 2¿ k ä n n e t e c k n a t av att det använda flussmedlet är ett flussmedel för det eldfasta materialet i åtminstone en del av de eldfasta oxidpartiklarna.

4. Sätt enligt något av föregående krav. k ä n n e t e c k - n a t av att flussmedlet är närvarande i den utskjutna bland- ningen i en viktproportion ej mer än hälften av bränslepartik- larna.

5. Sätt enligt något av föregående krav. k ä n n e t e c k - n a t av att flussmedlet omfattar åtminstone ett alkali- metallsalt valt från fluorid, borat. sulfat. karbonat och fos- fat. 10 15 20 25 30 35 25 468 528

6. Sätt enligt något av föregående krav. k ä n n e t e c k - n a t av att flussmedlets medelpartikelkornstorlek är mellan hälften och två gånger medelkornstorleken hos de eldfasta oxidpartiklarna.

7. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a t av att bränslepartiklarna är närvarande i en proportion ej överstigande 30 viktprocent och ej mindre än 8 viktprocent av den utskjutna partikelblandningen.

8. Sätt enligt något av föregående krav. k ä n n e t e c k - n a t av att de eldfasta oxidpartiklarna är närvarande i en proportion ej mindre än 75 víktprocent av den utskjutna partikelblandningen.

9. Sätt vid keramisk svetsning, där en sammanhängande eldfast massa bildas vidhäftande en eldfast konstruktion vid ett svetsningsställe genom att utskjuta en förbränningsunderhål- lande gasström bärande en partikelblandning. som omfattar partiklar av ett eller flera element, som är oxiderbart (oxiderbara) för att bilda en eller flera eldfasta oxider (härefter kallade "bränslepartik1ar") och eldfasta oxidpartik lar mot svetsningsstället och bränslepartiklarna bringas att eller får brinna för att mjuka eller smälta åtminstone ytorna på de eldfasta oxidpartiklarna¿ så att en vidhäftande eldfast massa bildas vidhäftande konstruktionen. k ä n n e t e c k - n a t av att i ett preliminärt behandlingssteg. svetsnings- stället putsas medelst en eldfast putsning enligt något av föregående krav.

10. Sätt enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t av att partikelblandningen som utskjutes i det keramiska svetsnings- steget har något eller flera av de särdrag som angivits i patentkraven 7 till 8.

11. ll. Sätt enligt krav 9 eller 10. k ä n n e t e c k n a t av att partikelblandningen. som utskjutes vid det keramiska svetsníngssteget har i huvudsak samma sammansättning som det LÅT ff LZ-iaß 28 26 LN som utskjutes i det eldfasta putsningssteget med undantag av att vid det keramiska svetsningssteget flussmedlet utelämnas.

12. komposition av en skilda partiklar lämpliga att användas vid sätt att avlaga eller putsa en eldfast konstruktion enligt något av kraven l-11. k ä n n e t e c k n a d av att kompo- sitionen omfattar partiklar av åtminstone ett element. som är oxiderbart för att bilda en eldfast oxid (härefter kallat "bränslepartiklar") och eldfasta oxidpartiklar och att bland- ningen vidare inbegriper ett alkalimetallsalt som flussmedel, vars flussande verkan är sådan att då blandningen utskjutes i en förbränningsunderhållande gasström och bränslepartiklarna brännes. den eldfasta strukturen blir mjukad i en utsträckning så att konstruktionen blir putsad genom avlägsnande eller för- flyttning av material däri under den ansläende strömmens meka- niska verkan.

13. komposition enligt krav 12. k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone 50 viktprocent av bränslepartiklarna har en 20 kornstorlek under 50 um. företrädesvis av att 80 viktprocent av bränslepartiklarna har en kornstorlek under 50 um.

14. Komposition enligt något av krav 12-13. k ä n n e - 25 t e c k n a d av att bränslepartiklarna är närvarande i en proportion ej överskridande 30 viktprocent och ej mindre än 8 viktprocent av den utskjutna partikelblandningen.

15. Komposition enligt något av krav 12-14. k ä n n e - 30 t e c k n a d av att de eldfasta oxídpartiklarna är närvaran- de i en proportion ej mindre än 75 viktprocent av den utskjut- na partikelblandningen.

16. Komposition enligt något av krav 12-15, k ä n n e - 5 t e c k n a d av att flussmedlet är närvarande i den utskjut- na blandningen i en víktproportion ej mer än hälften av bränslepartiklarna. varvid flussmedlet är närvarande i den utskjutna blandningen i en viktandel av mera än en tredjedel 1.» 10 15 27 468 528 av bränslepartiklarna.

17. Komposition enligt något av krav 12-16. k ä n n e - t e c k n a d av att flussmedlet omfattar en fluorid.

18. Komposition enligt något av krav 12-16. k ä n n e - t e c k n a d av att flussmedlet omfattar åtminstone ett alkalimetallsalt valt från borat, sulfat. karbonat och fosfat.

19. Komposition enligt något av kraven 12-18. k ä n n e - t e c k n a d av att medelkornstorleken hos partiklarna i flussmedlet ligger mellan hälften och två gånger medelkorn- storleken hos de eldfasta oxidpartiklarna.

20. Komposition enligt något av krav 12-19. k ä n n e - t e c k n a d av att åtminstone 50 viktprocent av fluss- medelpartiklarna har en kornstorlek under 200 um.