NL195079C - Werkwijze en poedermengsel voor het repareren van op oxide gebaseerde vuurvaste lichamen. - Google Patents

Description

1 195079

Werkwijze en poedermengsel voor het repareren van op oxide gebaseerde vuurvaste lichamen

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het repareren van een op oxide gebaseerd vuurvast lichaam door het opspuiten van een poedermengsel tegen een oppervlak van het 5 lichaam bij verhoogde temperatuur en in aanwezigheid van zuurstof, waarbij het poedermengsel vuurvaste oxidedeeltjes en brandstofdeeltjes bevat, die op exotherme wijze reageren met de zuurstof onder vorming van een vuurvaste oxide, waarbij de brandstofdeeltjes worden gekozen uit magnesium, aluminium, silicium en mengsels bestaande uit twee of meer van magnesium, aluminium en silicium, waarbij het poedermengsel als werkzaam bestanddeel voorts slechts siliciumcarbidedeeltjes bevat. Tevens heeft de uitvinding 10 betrekking op een poedermengsel voor de reparatie van op oxide gebaseerde vuurvaste lichamen, welk mengsel omvat: 80 tot 95 gew.% vuurvaste deeltjes met daarin een vuurvast oxide; en 5 tot 20 gew.% brandstofdeeltjes, die op exotherme wijze reageren met de zuurstof onder vorming van een vuurvast oxide, waarbij de brandstofdeeltjes worden gekozen uit magnesium, aluminium, silicium en 15 mengsels bestaande uit twee of meer van magnesium, aluminium en silicium, waarbij de vuurvaste deeltjes als werkzaam bestanddeel voorts slechts siliciumcarbidedeeltjes bevatten.

Een dergelijke werkwijze en poedermengsel is bekend uit de Europese octrooipublicatie EP-A-0 495 327. De werkwijze die daar wordt beschreven, schrijft voor dat poedermengsels worden gebruikt die zowel siliciumcarbidedeeltjes als metallische zirconium-brandstofdeeltjes bevatten. Het siliciumcarbide wordt 20 daarbij noodzakelijk toegevoegd om de verbranding van het metallische zirconium te activeren. Hoewel de werkwijze volgens die Europese publicatie het repareren van op oxide gebaseerde vuurvaste lichaam mogelijk maakt, is gebleken dat de werkwijze kan worden verbeterd.

Voorts is een dergelijke werkwijze en poedermengsel bekend uit de Britse octrooiaanvrage GB-A-2.035.524. Die publicatie beschrijft dat een geringe hoeveelheid siliciumcarbide kan worden toegevoegd bij 25 een dergelijke werkwijze, teneinde een reparatiemassa te vormen die een hoge slijtbestendigheid en/of een hoog warmtegeleidingsvermogen heeft. Het siliciumcarbide dient daarbij in een kleine hoeveelheid te worden toegevoerd. Nergens wordt echter aangegeven hoeveel siliciumcarbide daarbij gewenst is. Het is nu gebleken dat de werkwijze volgens deze publicatie kan worden verbeterd.

De uitvinding heeft nu tot doel een verbeterde werkwijze van de in de aanhef genoemde soort te 30 verschaffen. Met name heeft de uitvinding tot doel een werkwijze te verschaffen waarmee een lage porositeit van een reparatiemassa kan worden verkregen.

Ter verkrijging van de hiervoor genoemde doelen verschaft de uitvinding een werkwijze als in de aanhef genoemd en welke wordt gekenmerkt doordat de siliciumcarbidedeeltjes aanwezig zijn in een hoeveelheid van 1 tot 10 gew.% betrokken op het poedermengsel. Met de werkwijze volgens de uitvinding wordt een 35 reparatiemassa verkregen die een zeer lage porositeit heeft. Bovendien heeft de reparatiemassa een goede slakcorrosiebestendigheid. Het is gebleken dat de werkwijze volgens de uitvinding met name goed kan worden toegepast bij de reparatie van vuurvaste voeringen die gebruikt worden in gietpannen voor gesmolten staal.

De bovengenoemde Europese en Britse octrooiaanvragen noemen nergens de mogelijkheid van het 40 verkrijgen van een reparatiemassa met een zeer lage porositeit. Een lage porositeit is in de techniek zeer belangrijk, aangezien dit de fysische eigenschappen van de reparatiemassa en derhalve de levensduur ervan, in grote mate beïnvloedt.

Aangezien siliciumcarbide een inert materiaal bij de reparatiewerkwijze volgens de uitvinding is, dat bovendien niet wordt bevochtigd door de vloeibare fase van de aanwezige materialen, zou kunnen worden 45 verwacht dat siliciumcarbide zonder verdere toevoegingen niet zou kunnen bijdragen aan het verkrijgen van een compacte reparatiemassa. Vanwege de slechte bevochtigbaarheid zou eerder worden verwacht dat, zonder verdere toevoegingen, siliciumcarbide juist een verslechterende invloed op de porositeit zou hebben. Het verkregen resultaat is derhalve zeer verrassend.

De reparatiebewerking wordt in het algemeen uitgevoerd wanneer het vuurvaste lichaam heet is. Dit 50 maakt het mogelijk geërodeerde vuurvaste lichamen te repareren, terwijl de inrichting praktisch op zijn werktemperatuur blijft.

De verhoogde temperatuur kan boven 600°C zijn, gemeten aan het oppervlak van het te repareren vuurvaste lichaam. Bij deze temperatuur zullen de brandstofdeeltjes in aanwezigheid van zuurstof verbranden om een vuurvast oxide vrij te geven en voldoende warmte te ontwikkelen teneinde te bewerkstelligen, 55 dat de oxidedeeltjes tezamen met het verbrandingsproduct van de brandstof, worden omgevormd in de vuurvaste reparatiemassa, die de reparatie teweegbrengt.

Volgens een tweede aspect verschaft de uitvinding een poedermengsel als in de aanhef genoemd, welke ί* 195079 2 wordt gekenmerkt doordat de siliciumcarbidedeeltjes aanwezig zijn in een hoeveelheid van 1 tot 10 gew.% 1 betrokken op het poedermengsel.

Bij voorkeur hebben de vuurvaste deeltjes in het poedermengsel, met daarin siliciumcarbidedeeltjes, een deeltjesgrootte van ten minste 10 pm. Indien deeltjes worden gebruikt, die te klein zijn, bestaat er het risico, 5 dat zij verloren zullen raken tijdens de reactie.

Een geschikte werkwijze voor het aanbrengen van poedermengsel op een oppervlak van het te repareren vuurvaste lichaam is het opspuiten van poedermengsel tezamen met een zuurstofhoudend gas. In het algemeen verdient het aanbeveling het opspuiten van deeltjes uit te voeren in aanwezigheid van een hoge concentratie zuurstof, bijvoorbeeld onder gebruikmaking van een zuurstof van commerciële kwaliteit 10 als een gasdrager. Op die wijze wordt gemakkelijk een reparatiemassa gevormd, die hecht aan het oppervlak, waartegen de deeltjes worden opgespoten. Ten gevolge van de zeer hoge temperaturen die de keramische lasreactie kan bereiken kan slak penetreren dat op het oppervlak van het te behandelen ‘ vuurvaste lichaam aanwezig kan zijn, waardoor het oppervlak op zodanige wijze zacht kan worden of smelten, dat een goede binding wordt verkregen tussen het behandelde oppervlak en de vers gevormde 15 vuurvaste reparatiemassa.

Dit proces wordt met voordeel uitgevoerd onder toepassing van een lans. Een geschikte lans voor toepassing in een werkwijze volgens de uitvinding omvat één of meer uitlaten voor het afstaan van de poederstroom eventueel tezamen met één of meer uitlaten voor extra gas. In geval van reparaties, die worden uitgevoerd in een hete omgeving kunnen de gasstromen worden afgegeven uit een lans, die wordt 20 gekoeld door het circuleren daarin van een vloeistof. Een dergelijke koeling kan gemakkelijk worden bereikt door het voorzien van een lans met een watermantel. Dergelijke lansen zijn geschikt voor het spuiten van poeder bij snelheden van 30 tot 500 kg/uur.

Teneinde de vorming van een regelmatige poederstraal te vergemakkelijken bevatten de vuurvaste deeltjes bij voorkeur praktisch geen deeltjes met een grootte van meer dan 4 mm en bij voorkeur niet meer 25 dan 2,5 mm.

De uitvinding is bijzonder geschikt voor de reparatie of het onderhoud van gietpannen voor gesmolten staal, omdat deze snel kan worden uitgevoerd, bij hoge temperatuur, tussen gietpanbelastingen, terwijl de vuurvaste lichamen, die deel uitmaken van dergelijke gietpannen, in het bijzonder worden aangetast door contact met gesmolten metaal en slak. Het gebied, dat de grootste reparatie vereist neigt ertoe de lijn van 30 het vloeistofoppervlak te zijn.

De uitvinding zal nader worden beschreven aan de hand van de volgende niet-beperkende voorbeelden.

VOORBEELD I

Een vuurvaste reparatiemassa wordt gevormd op een wand van de op magnesiumoxide gebaseerde 35 voering van een gietpan voor gesmolten staal. Een mengsel van vuurvaste deeltjes en deeltjes van een brandstof worden opgespoten tegen deze stenen. De temperatuur van de wand is ca. 850°C. Het mengsel wordt opgespoten bij een snelheid van 150 kg/u in een stroom van zuivere zuurstof. Het mengsel heeft de volgende samenstelling:

MgO 87 gew.% 40 SiC 5 gew.%

Si 4 gew.%

Al 4 gew.%

De MgO-deeltjes hebben een maximale afmeting van ca. 2 mm. De siliciumcarbidedeeltjes hebben een deeltjesgrootte van 125 pm met een gemiddelde afmeting van 57 pm. De siliciumdeeltjes en de aluminium-45 deeltjes hebben een maximale afmeting beneden 45 pm.

VOORBEELD IA (Vergelijking)

Bij wijze van vergelijking wordt dezelfde reparatie uitgevoerd op dezelfde wijze als in voorbeeld I beschreven, echter onder gebruikmaking van een poedermengsel van de volgende samenstelling: 50 MgO 92 gew.%

Si 4 gew.% A1 4 gew.%

De schijnbare dichtheid en poreusheid (dat wil zeggen open poreusheid) van de vuurvaste reparatie-massa’s, gevormd in voorbeelden I en IA werden gemeten en de resultaten waren als volgt: 3 195079 4

Dichtheid

Voorbeeld nr. kg/dm3 Poreusheid (%) 5 I 2,9 ca. 8% IA 2-2,4 ca. 20%

In een variant van voorbeeld I kan een aluminiumoxide bevattende vuurvaste massa worden gerepareerd op dezelfde wijze, waarbij echter de magnesiumoxidedeeltjes in het poedermengsel worden vervangen door dezelfde hoeveelheid aluminiumoxidedeeltjes met dezelfde granulometrie.

10 VOORBEELDEN /Ml/

Vuurvaste reparatiemassa’s worden gevormd op een wand van de op magnesiumoxide gebaseerde voering van een gietpan voor gesmolten staal. Mengsels van vuurvaste deeltjes en deeltjes van een 15 brandstof worden opgespoten tegen deze stenen. De temperatuur van de wand is ongeveer 850°C. De mengsels worden opgespoten bij een snelheid van 60 kg/u in een stroom van zuivere zuurstof. De mengsels hadden de volgende samenstellingen (per gewicht):

Voorbeeld nr. II III IV

20 --

Si 4% 4% 4%

Al 4% 4% 4%

SiC 2% 5% 10%

MgO 90% 87% 82% 25 De MgO-deeltjes hebben een maximale afmeting van ca. 2 mm, De siliciumcarbidedeeltjes hebben een deeltjesgrootte van 125 pm met een gemiddelde afmeting van 57 pm. De siliciumdeeltjes en de aluminium· deeltjes hebben een maximum afmeting van beneden 45 pm.

De schijnbare dichtheid en poreusheid (dat wel zeggen openporeusheid) van de vuurvaste reparatiemassa’s, gevormd in voorbeelden II tot IV, werden gemeten en de resultaten waren als volgt: 30

Dichtheid

Voorbeeld nr. kg/dm3 Poreusheid (%) II 2,6 14% 35 lil 2,7 10% IV 2,9 8%

VOORBEELD V

Een keramisch laspoeder heeft de volgende samenstelling (gew.%): 40 Aluminiumoxide 87%

Siliciumcarbide 5%

Aluminium 6%

Magnesium 2%

Het gebruikte alumimiumoxide was een elektro-gegoten aluminiumoxide. Het aluminiumoxide had een 45 nominale maximale korrelgrootte van 700 pm terwijl het siliciumcarbide dezelfde granulometrie had als in voorbeeld I hierboven gegeven, de aluminiumdeeltjes hadden een maximale afmeting beneden 45 pm en de magnesiumdeeltjes een maximale afmeting van 75 pm.

Het bovengenoemde poedermengsel kan worden gebruikt zoals in voorbeeld I beschreven voor het repareren van een Corhart (handelsmerk) Zac vuurvast blok (samenstelling: aluminiumoxide/zirkoon/ 50 zirkoonoxide) in een glassmelttankoven beneden het werkoppervlakniveau van de smelt na een gedeeltelijk aftappen van de tank teneinde toegang te geven tot de reparatïeplek.