Способ горячего ремонта футеровки или получения огнеупорных изделий и порошковая смесь

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

9. Способ по пп.1-8, отличающийся тем, что магний содержится в горючем порошке в виде сплава с алюминием.10. Способ по пп.17. отличающийся тем,что горючий порошок содержит хром и алюминий, причем количество хрома больше, чем алюминия.11. Порошковая смесь для горячего ремонта футеровки или получения огнеупорных Изделий, содержащая 90-92 мас., по меньшей мере, одного огнеупорного оксида из группы оксид магния. оксид алюминия, оксид хрома и 8-10 мас. горючего порошка, по меньшей мере, двух металлов из группы алюминий,магний, хром, цирконий, отличающаяся тем,что огнеупорный оксид содержит в виде примесей не более О,8 мас. оксида кремния и не более 0,8 мас. оксида кальция, причем молярное соотношение между оксидом кремния и оксидом кальция удовлетворяет следующему выражению12. Порошковая смесь по п.11, отличающаяся тем. что огнеупорный оксид содержит примеси оксида кремния в виде следов.13. Порошковая смесь по пп.11,12, отштаюшаяся тем, что горючий порошок включаетИзобретение относится к способу горячего ремонта футеровки, по которому окислительный газ и смесь огнеупорного и горючего порошков направляются на Поверхность, горючий порошок сжигают, в результате чего вьшеляется тепло, достаточное для того,чтобы огнеупорный порошок, по меньшей мере, частично плавился или размягчался,при этом образующаяся когезивная масса огнеупорного материала прочно пристает к поверхности.Предметом настоящего изобретения является также порошковая смесь, предназначенная для осуществления указанного способа и включающая Порошок огнеупорного материала и горючий порошок.Используемая для горячего ремонта футеровок керамическая сварка может использоваться также для изготовления новых керамических изделий, в частности имеющих сложную форму. Однако в промышленных масштабах в настоящее время она чаще всего используется для футеровки или ремонта футеровки работающих при высоких температурах систем, например различного типа топок или печей. С помощью керамической сварки мох-дно ремонтировать эродированные поверхности таких огнеупорных систем (при усло 10алюминий в комбинации с одним или более металлом из группы магний. хром, цирконий.14. Порошковая смесь по пп.11-13, отличающаяся тем. что 10 мае/й огнеупорного оксида замешено диоксидом циркония.15. Порошковая смесь по пп.11-14, отличающаяся тем, что 2-3,5 мас. горючего порошка замещено на кремний.16. Порошковая смесь по п.15, отличающаяся тем, что горючий порошок содержит кремний в виде сплава с магнием.17. Порошковая смесь по п.15, отличающаяся тем, что горючий порошок содержит элементарный кремний в виде частиц со средним размером зерен 4 мкм, а огнеупорный оксид содержит диоксид циркония с максимальным размером частиц менее 150 мкм, молярное содержание которого не менее молярного содержания элементарного кремния.1330894, вии их доступности) при рабочих температурах, а в некоторых случаях даже непосредственно в ходе их эксплуатации. Для осуществления керамической сварки нет неОбХОДИМОСТИ СПВЦИЭЛЬНО ОХЛЭЭКЦНТЬ ОГНВУПО рные конструкции ниже их рабочей температуры. Благодаря отсутствию необходимости такого охлаждения повышается эффективность реакций, протекающих при керамической сварке, не происходит нежелательных изменений структуры огнеупорного материала из-за термических напряжений,возникающих при его охлаждении и/или последующем повторном нагреве до рабочей температуры, а также уменьшается время простоя печи.Используемый горючий материал обычно состоит из кремния и/или алюминия, хотя можно Использовать И Другие материалы, например магний и цирконий. Материал огнеупорного порошка можно подобрать таким образом, чтобы по химическому составу он был бы как можно ближе к ремонтирусмому огнеупорному материалу. Это однако необязательно, и он может, например, наноситься на основной материал в виде покрытия с более высокой термостойкостью. На практике порошки огнеупорного и горючего ма 5 ВУ 1302териалов подают в виде смеси через трубку в потоке окислительного газа, играющего роль носителя.За счет тепла, выделяющегося при сгорании горючего порошка на или вблизи от ремонтируемой поверхности, последняя также размягчается или плавится, и в результате ремонтная масса, которая сама в значительной степени сплавляется, прочно сцепляется с ремонтируемой стенкой. В итоге обеспечивается высокоэффективный И надежный ремонт. Известные способы керамической сварки описаны в патентах Великобритании 1330894 и 2110200.К настоящему времени наибольшее распространоние керамическая сварка получила для восстановления коксовых печей, сложенных из материалов на основе диоксида кремния. Стандартный порошок для керамической сва рки, чаще всего использующийся для ремонта .огнеупорных материалов из диоксида кремния, включает диоксид кремния и кремний. Кроме того, он может содержать алюминий в качестве горючего порошка. На практике огнеупорные материалы на основе диоксида кремния легче всего ремонтируются с помощью керамической сварки. По крайней мере частично это связано с тем, что они обладают сравнительно низкой термостойкостью. В результате при температурах, развивающихся в реакционной зоне керамической сварюа (например, 18 ООС или выше) легко происходит образование когезивной ремонтной массы,термостойкость которой, как правило, необязательно должна превышать Термостойкость исходного материала на основе диоксида кремния.Нами было установлено, что при ремонте огнеупорных материалов, обладающих более высокой термостойкостью, или в случаях, когда к термостойкости массы Для керамической сварки предъявляются строгие требования, возникают определенные трудности. Примерами высокостойтсих огнеупорных материалов являются хромомагнезит,магнезит-оксид алюминия, хром-оксид алюминия, магнезит-хром, огнеупорные материалы на основе хрома и магнезита,высокоактивный оксид алюминия, а также огнеупорные материалы с довольно значительным содержанием Циркония, например Согнать (торговое название) 2 ас (сплав оксида алюминия, циркония и оксида циркония). Для получения керамической сварочной массы, которая по термостойкости и/или составу приближалась бы или соответствовала высокостойтшм огнеупорным материалам. не всегда оказывается возможным использовать вышеописанный стандартный порошок для керамической сварки.Одной из проблем, которые возникают в случае использования ремонтных масс для керамической сварки, подвергающихся в процессе работы воздействию очень высоких температур, является исключение из таких масс фазы, имеющей недостаточно высокую температуру размягчения или плавления. Когезионная способность ремонтной массы, содержащей такую фазу, ухудшается при высоких температурах. Коррозионная стойкость ее при высоких температурах также ниже, чем можно было бы ожидать. Как правило, огнеупорная фаза, обладающая сравнительно более низкой физической стойкостью к высоким температурам, легче подвергается в этих условиях химическому воздействию.Задачей изобретения является создание способа керамической сварки, а также керамического порошка, использующегося при осуществлении этого способа, с помощью которых можно было бы снизить содержание в образующейся сварочной массе фазы с низкой термостойкостью, а в некоторых случаях и вообще исключить образование такой фазы.Решением этой задачи в соответствии с настоящим изобретением является способ керамической сварки, по которому окислительный газ и смесь огнеупорного и горючего порошков направляется на поверхность и горючий порошок сжигается с вьЩслением тепла, достаточного для, по меньшей мере, частичного плавления или размягчения огнеупорного порошка, в результате чего образующаяся когезивная огнеупорная масса прочно сцепляется с поверхностью, отличающийся тем, что горючий порошок находится в смеси в количестве не более 10 вес. и включает, по меньшей мере, два металла,выбранные из алюминия, магния, хрома и циркония, а огнеупорный порошок содержит один или несколько оксидов магния, алюминия и хрома, и молярное соотношение между диоксидом кремния и оксидом кальция, которые содержатся в огнеупорном порошке в виде примесей в количестве не более 0,8 мас, при их присутствии отвечает следующему выражениюПредметом настоящего изобретения является также порошковая смесь для керамической сварки, представляющая собой смесь огнеупорного и горючего порошков и предназначенная для использования при осушествлении способа керамической сварки.Использование такого порошка для осушествления указанного способа приводит к образованию керамической сварочной массы,чрезвычайно стойкой к расптавленным мате 7 ВУ 1302 С 1 зриалам. например расплавам металлов и шлаков. а также к расплаву стекла. Такие сварочные массы обладают высокой стойкостью по отношению к агрессивным жидкостям и газам при высоких температурах, например в условиях получения стали, меди. алюминия,никеля и стекла, в тиглях или других реакторах. подвергаемых воздействию пламени. Такие сварочные массы способны прочно сцепляться с высокостойкими огнеупорными материалами основы.Случающиеся потери образующейся керамической сварочной массой ее термостойкости часто наблюдаются при использовании сварочных порошков, содержащих значительные количества диоксида кремния или образующих ее материалов. Это явление может быть объяснено образованием в сварочной массе при очень высоких температурах, которые могут развиваться в ходе протекающих в процессе керамической сварки реакций, стекловидной фазы. Такая стекловидная фаза часто имеет сравнительно низкую температуру плавления. Она сравнительно легко может подвергаться воздействию расплавленного материала, например, расплавов металлов, шлака и расплавленного стекла. Присутствие ее, таким образом, ухудшает качество сварочной массы в целом. Диоксид кремния часто присутствует в огнеупорных материалах либо в виде специально вводимого компонента, либо в качестве примеси. В случае настоящего изобретения мы ограничили содержание диоксида кремниятем его количеством, которое приводит к образованию огнеупорной сварочной массы, в которой такая стеклообразная масса ИЛИ СОВССМ ОТСУТСТВУЕТ, ИЛИ содержание СВ сильно понижено. Тем самым значительно повышается термостойкость сварочной массы.Термостойкость образующейся сварочной массы повышается, если по предпочтительному варианту, молярное соотношение между содержанием диоксида кремния в огнеупорном порошке и оксидом кальция (в случае их присутствия) удовлетворяет следующему выражениюПри таком условии в сварочной массе не происходит образования кислой фазы и повышается стойкость массы к коррозионному воздействию расплавленного стекла или металлургических шлаков.Предпочтительно, чтобы огнеупорный пои рошок практически вообще не содержал диоксида кремния. Это также служит препятствием для образования какихлибостеклообразных фаз на основе диоксида кремния в формирующейся сварочной массе.Целесообразно чтобы предлагаемый огнеупорный порошок состоял из одного или нескольких оксидов из группы диоксида циркония и оксидов магния, алюминия и хрома. При использовании этих материалов можно получать огнеупорные массы, обладающие весьма высокой термостойкостью.В соответствии с настоящим изобретением горючий порошок включает, по меньшей мере, два металла, выбранные из алюминия,магния, хрома и циркония. При сгорании этих материалов образуются оксиды, обладающие высокой термостойкостью и являющиеся шти амфотерными (оксиды алюминия и циркония), или основными (оксиды магния или хрома). Использование таких горючих порошков поэтому будет способствовать образованию огнеупорных масс, обладающих высокой стойкостью к коррозионному воздействию расплавленного стекла или метаплургических шлаков. Указанная особенность настоящего изобретения обеспечивает, кроме того, достаточную гибкость в выборе горючих элементов, а следовательно и огнеупорных оксидов, образующихся в результате сгорания этих элементов, что позволяет при желании регулировать состав формируемой огнеупорной сварочной массы.Предпочтительно чтобы горючий порошок включал алюминий в комбинации с одним или несколькими из следующих металлов магний, хром, цирконий. Алюминий обладает прекрасными горючими характеристиками и может быть сравнительно легко получен в форме порошка.Предпочтительно чтобы ни один из элементов, входящих в состав горючего порошка, неВ этом случае, как было установлено, легче всего контролировать условия, в которых протекает процесс сгорания. Так, например,при предпочтительном варианте осуществления содержание наиболее реакционноспособного горючего компонента ограничивается 80, остальные же 20 мас. приходятся на горючий элемент, реагирующий с меньшей скоростью, что позволяет контролировать скорость горения. И наоборот, скорость реакции наименее активного горючего компонента можно повысить путем добавления к нему по меньшей мере 20 мас. одного или нескольких горючих компонентов, реагирующих с большей скоростью.Предпочтительно если горючий порошок включает сплав, содержащий, по меньшей мере, 30 мас. металла, выбранного из алюминия, магния, хрома и циркония, то осталь 9. ВУ 1302 С 1 10ное приходится на, по меньшей мере, другой элемент, который может окисляться с образованием огнеупорного оксида. Использование частиц сплава в качестве горючего целесообразно, в частности, для возможности регулирования процесса сгорания.Для того, чтобы избежать или снизить количество образующейся кислой или стеклообразной кремнистой фазы с относительно низкой стойкостью, необязательно чтобы предлагаемая в соответствии с настоящим изобретением смесь порошков совсем не содержала кремния. В некоторых случаях кремний может присутствовать в горючем порошке. Так было установлено, что благодаря использованию кремния в качестве горючего компонента можно оказывать стабилизирующее действие на схему протекания реакций в процессе керамической сварки. Поэтому при некоторых предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения кремний входит в горючий порошок в виде сплава с, по меньшей мере, одним из металлов из группы алюминия, магния, хрома и циркония. Использование кремния в качестве компонента сплава может оказывать благоприятное влияние на скорость реакций горения, протекающих при осуществлении способа в соответствии с настоящим изобретением. Так, например, кремний, будучи сплавлен с магнием, может снижать скорость горения обладающего очень высокой активностью магния. Кроме того, поскольку сгшав представляет собой однородную смесь входящих в него компонентов, увеличивается однородность и образующихся продуктов сгорания, что препятствует образованию в формирующейся сварочной массе отдельных кисльп или стеклообразных фаз, содержащих кремний.По другим предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения - таюке в целях исключения возможности образования в формирующейся сварочной массе кремнийсодержащих кислых или стеклообразных фаз - целесообразно чтобы молярное содержание кремния (в случае его присутствия) в смеси не превышало молярного содержания циркония (в случае присутствия последнего). Так, например, огнеупорный порошок может содержать некоторое количество ортосиликата циркония (циркона),являющегося высокостойким огнеупорным материалом. По другому варианту (или в добавление к вышеуказанной комбинации) горючий порошок может содержать некоторое количество элементарного кремния в смеси с цирконием (в виде элементарного циркония или диоксида циркония). В результате в процессе сварки в формирующейся сварочноймассе образуется Циркон и не образуется кислая фаза.Таким образом, в случае некоторых предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения горючий порошок содержит элементарный кремний в виде частиц со средним размером менее 10, предпочтительно менее 5 мкм. Кроме того, в состав смеси входят частицы диоксида циркония размером менее 150 мкм в молярном содержании, по меньшей мере равном молярному содержанию в смеси элементарного кремния. Нами было установлено, что это способствует образованию в формирующейся сварочной массе циркона (ортосиликата циркония) за счет протекания в процессе керамической сварки реакций. В результате образующаяся масса практически не содержит свободного диоксида кремния, и таким образом резко снижается опасность образования стеклообразной фазы с низкой термостойкостью. Таким образом можно использовать преимущества кремния в качестве горючего И в то же время избежать недостатков, связанных с возможностью включения в сварочную массу стеклообразной кислой кремнссодсржащей фазы.В соответствии с другими предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения предлагаемый горючий порошок практически не содержит кремния. В этом случае вообще исключается возможность образования в сварочной массе стеклообразной фазы на основе диоксида кремния.В случае некоторых предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения предлагаемый горючий порошок включает магний и алюминий. Окисление алюминия и магния в определенных соотношениях может приводить к выделению больЩого количества тепла, необходимого для осуществления заявляемого способа. В результате этого окисления происходит образование огнеупорных оксидов, которые могут внедряться в обладающую высокой термостойкостью огнеупорную сварочную массу.Предпочтительно чтобы предлагаемый в соответствии с настоящим изобретением горючий порошок содержал больше (по весу) алюминия, чем магния. Например, молярное содержание алюминия может примерно вдвое превышать молярное содержание магния. Это способствует образованию в сварочной массе шпинели (алюмината магния). Шпинель представляет собой высокостойкий огнеупорный материал.Предпочтительно чтобы магний входил в предлагаемый в соответствии с настоящим изобретением горючий порошок в виде сплава с алюминием. Использование поро

МПК / Метки

МПК: C04B 35/02, C04B 35/68

Метки: получения, смесь, горячего, или, порошковая, ремонта, огнеупорных, изделий, футеровки, способ

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/8-1302-sposob-goryachego-remonta-futerovki-ili-polucheniya-ogneupornyh-izdelijj-i-poroshkovaya-smes.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Способ горячего ремонта футеровки или получения огнеупорных изделий и порошковая смесь</a>

Похожие патенты