Способ горячего ремонта футеровки или получения огнеупорных изделий и порошковая смесь

Изобретение 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 выделяется 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 можно ремонтировать эродированные поверхности таких огнеупорных систем (при условии их доступности) при рабочих температурах, а в некоторых случаях даже непосредственно в ходе их эксплуатации. Для осуществления керамической сварки нет необходимости специально охлаждать огнеупорные 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 печиИспользуемый 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 ремонтируемому 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 материалов 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, Ипрочно сцепляется с ремонтируемой стенкой. В итоге обеспечивается высокоэффективный И надежный ремонт. Известные способы керамической сварки описаны в патентах Великобритании Мс 1330894 и Не 2 10200.К настоящему времени наибольшее распространение керамическая сварка получила для восстановления коксовых печей, сложенных из материалов на основе диоксида кремния. Стандартный порошок для керамической сварки, 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 сварки (например, 1800 С 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 высокостойких 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 Согпап (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 соответствовало высокостойким огнеупорным материалом, 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 высокихтемпературах. Коррозионная стойкость ее при высоких температурах также ниже, 3599 4чем можно было бы ожидать. Как правило, огнеупорная фаза, обладающая сравнительно более низкой физической стойкостью к высоким температурам, легче подвергается в этих условиях к химическому воздействию.Задачей изобретения является создание способа керамической сварки, а также керамического порошка, использующегося при осуществлении этого способа, с помощью которьтх 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 выделением тепла, достаточного для по меньшей 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 мопярное 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 осуществлении способа керамической сварки.Использование такого порошка для осуществления указанного способа приводит к образованию керамической сварочной массы, чрезвычайно стойкой к расплавленным материалам, 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 сцеплятся с высокостойкими огнеупорными материалами основы.Случающиеся потери образующейся керамической сварочной массой ее тер мостойкости часто наблюдается при использовании сварочных порошков, содер 3599 5жащих значительные количества диоксида кремния или образующих ее материалов. Это явление может быть объяснено образованием в сварочной массе при очень высоких температурах, которые могут реализоваться 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 кремния тем его количеством, которое приводит к образованию огнеупорной сварочной массы, в которой такая стеклообразная масса или совсем отсутствует, или содержание ее 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 порошок практически вообще не содержал диоксида кремния. Это также служит препятствием для образования каких-либо стеклообразных 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 или амфотерными (оксиды алюминия и циркония), илиОСНОВНЫМИ (ОКСИДЫ магния И хрома). Использование ТНКИХ ГОРЮЧИХ ПОРОШКОВ