Спосіб формування наплавленого шару вогнетривкої маси на поверхні вогнетриву на основі сполучення кремнію і суміш часток, призначена для формування наплавленого шару вогнетривкої маси

1 Способ формования наплавленного слоя огнеупорной массы на поверхности огнеупора на осново соединения кремния, включэгощий одновременную подачу на поверхность кислорода и экзотермической смеси, содержащей горючие частицы кремния и огнеупорные частицы, отличающийся тем, что смесь содержит не более 15 мае % горючих частиц кремния, не менее 70 мае % частиц одного или нескольких огнеупорных веществ и дополнительно - до 25 мае % частиц вещества, обеспечивающего введение двуокиси кремния, образуемой при сгорании частиц кремния, в огнеупорную массу в виде соединения с кристаллической решеткой 2 Способ по п 1, отминающийся тем, что в качестве указанного вещества используют оксид магния 3 Способ по п 2, отличающийся гем, что, по меньшей мере, часть двуокиси кремния, образуемой при сгорании кремния, вводится в огнеупорную массу в виде соединения с кристаллической структурой форстерита 4 Способ по любому иэ пп 1-3, отличающийся тем, что горючие частицы дополнительно содержат частицы алюминия 5 Способ по любому из пп 1-4, отличающийся тем, что, по крайней мере, часть двуокиси кремния, образуемой при сгорании кремния, вводят в огнеупорную массу в виде соединения с кристаллической структурой форсгерита и/или шпинели и/или кордиерита 6 Способ по любому из пп 1,4, отличающийся тем, что s качестве указанного вещества используют частицы перекиси или силиката 7 Способ по любому из пп 1-6, отличающийся тем, что в качестве огнеупорных частиц используют карбид кремния 8 Способ по любому из пп 1-6, отличающийся тем. что в качестве огнеупорных частиц используют двуокись кремния 9 Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что температура поверхности составляет менее 1000°С 10. Смесь частиц, предназначенная для формования наплавленного слоя огнеупорной массы на поверхности огнеупора на основе соединений кремния, содержащая горючие частицы кремния и огнеупорные частицы, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит частицы вещества, которое обеспечивает введение двуокиси кремния, образуемой при сгорании частиц кремния, а огнеупорную массу в виде соединения с кристаллической решеткой, при следующем соотношении компонентов, мас.% горючие частицы кремния 8-15 огнеупорные частицы 70-82 частицы указанного вещества 5-25. 11 Смесь по п 10, отличающаяся тем, что в качестве учазанного вещества она содержит оксид магния. 12 Смесь по п 10, отличающаяся тем, что в качестве указанного вещества она содержит частицы перекиси или силиката 13 Смесь по любому из пп 10-12, отличающаяся тем, что горючие чаеллцы дополнительно содержат частицы алюминии 14 Смесь по любому из лп 10-13, отличающаяся тем, что в качестве огнеупорных частиц она содержит карбид кремния 15 Смесь по любому из пп 10-13, отличающаяся тем, что в качестве огнеупорных частиц она содержит двуокись кремния. СМ О СМ см со г^ см 27322 16 Смесь по любому из пп. 10-15, отличающаяся тем, что частицы указанного вещества имеют размер не более 500 м ш 17 Смесь по любому и і пп 10-16 отличающаяся тем, что частицы указанного вещества имеют размер не менее 10 мем Изобретения относится к способу формования огнеупорной массы, сцеплярмой с поверхностью, при котором производится подача к этой поверхности совместно с кислородом смеси, состоящей из огнеупорных частиц и горючих частиц, которые пступают в экзотермическую реакцию с подаваемым кислородом с выделением достаточного количества теппа для образования огнеупорной массы Изобретение, также, относится і: смеси частиц, предназначенной для формования огнеупорной массы Если необходимо сформовать огнеупорную массу на поверхности на месте, то для этого можно выбрать один из двух известных основных способов Согласно первому m этих способов иногда называемому «керамической сваркой» огнеупорная масса, сцепляемая с поверхностью, формуется на поверхности посредством подачи на последнюю смеси, состоящей из огнеупорных частиц при наличии кислорода (1) В способе используются горючие частицы, композиция и гранулометрический состав которых таковы, что они вступают в эхзотермическую реакцию с киспородом При этом образуется огнеупорный окисел и выделяется тепло, которое обеспечивает, по крайней мере, поверхностное плавление подаваемых огнеупорных частиц Примерами таких горючих веществ являются алюминий и кремний Известно, что кремний может классифицироваться как попуметалл, но поскольку, поведение кремния подобно определенным металлам (он может в значительной степени подвергаться экзотермическому окислению при формирований огнеупорного окисла), он для простоты называется горючим металлическим веществом Вообще говоря, рекомендуется производить подачу частиц при наличии высокой концентрации кислорода, например, посредством использования в качестве газоносителя коммерчески поставляемого кислорода При этом образуется огнеупорная масса, которая сцепляется с поверхностью из которую подают частицы 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 свячь между обработанной поверхиасгью. и вновь сформованной огнеупорной массой ния существующих огнеупорных конструкций, например, для ремонта стен или оборудования с огнеупорным покрытием, таких как стены печей, для производства стекла или кокса Такая операция обычно выполняется тогда, когда огнеупорное основание находится в горячем состоянии Это позволяет отремонтирипать разъеденные огнеупорные поверхности при сохранении рабочих температур оборудования, а в отдельных случаях даже при работе оборудовании Второй известный процесс, предназначенный для формования огнеупорной массы на поверхности, называется «процессом пламенного распыпения» Он предполагает направление пламени к тому месту, тзе дилжна быть образована огнеупорная масса и распыление огнеупорного порошка через это ппамя Плзмя обеспечивается газообразованием или жидким топливом, либо даже порошкообразным коксом (2) 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 Вообще говоря, температура пламени, получаемая в случае процесса глушенного напыления, не так высока по сравнению с температурой, которая может быть достигнута в случае технологии керамической сварки, вследствие чего сцепление образованной огнеупорной массы не так высока a поскольку связь между новой огнеупорной массой и поверхностью огнеупорного основания образуется при более низкой температуре, эта спязь не будет такой прочной Кроме того, такое пламя в меньшей степени, чем керамическая сварка способно проникать через шпак который может находиться на огнеупорной поверхности, подвергаемой обработке Композиция смеси используемой в процессе керамическом сварки, обычно выбираетгп таким образом, чтобы создать массу дли 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 Однако мы обнаружили, что возникают проблемы, если необходимо отремонтировать определенные типы огнеупорных структур, причем это происходит даже тогда, когда образуется огнеупорная масса с химической композицией которая подобна композиции основной ошеупорнои массы Огнеупоры имеющие основу из карбида кремния используются в определенном металлургическом оборудовании, в частности, а печах с воздушным дутьем при производстве стали или в ректификационных колоннах для возгонки цинка. В течение работы этого оборудования определен Процессы керамической сварки могут применяться дпя 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 усиле ные детали огнеупорных конструкций могут иметь довольно нилкум минимальную рабочую температуру, например, порядка 7оо"с, при этом они дополни гепьно могут подвергаться существенным изменениям под воздействием окружающей температуры Известен способ ремонта облицовок печи, при котором инертный несущий газ и частицы огнеупорного окисла и горючего окисппемого материала подаются к устройству для пламенного распыления, в котором кислород под высоким давлением всасывает и ускоряет смесь из несущего газа и частиц (3) Этот процесс используют для ремонта огнеупорных блоков {кирпичей 8 пинии фурм медеплавильного конвертера, а также для ремонта тарельчатых колонн из карбида кремния) Недостатком известного способа является то, что создаваемые на этих частях огнеупорных конструкций огнеупорные массы не всегда обеспечивают достаточное сцепление с массой основного огяеупора, 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 cede а течение работы оборудования Подобные проблемы возникают сами по себе, если необходим ремонт огнеупорных конструкций, имеющих основу из двуокиси кремния высокой плотности (названные так, что^ы отличить их от традиционных огнеупоров ш двуокиси кремния, плотность которых ниже}, используемых в определенных коксовых печах В этих случаях, даже гели представляется возможным образовать огнеупор, по химическому составу подобный оснопной огнеупорной массе новаЪ мзеса не всегда прилипает в достаточней степени и даже мажет быстро отделиться от основной огнеупорной массы во время работы печи Известна смесь, используемая при ремонте конструкции с огнеупорной поверхностью, имеющей основу иэ карбида кремния, содержащая, главным образом, частицы ит карбида кремния, а также частицы из горючих металлических веществ, таких как алюминий и кремний [2 ) Однако известная емг-сь не всегда обесиечппает достаточное гиспление с основным огнеупором В способе ремонта обпи^овок печи (например для ремонта тарепь^аты/ колонн из карбида кремния) описана смесь содср+,;)щчя 79% карби да крямнит», 16.25% кремния 4% алюминия и 0,75% магния пыброс которой осуществляется на тарельчатую колонну посредством воздушнокислородной системы с двойной трубкой Вентури (А) Однако использование в этом процессе магниевого металлического порошка спедует считать нец< статком, по краиней мере потому, что металлический магний относительно пртуч и имеется некоторая неопределенность в отношении состава огнеупорного покрытия В основу изобретения положена задача создать такой способ формования наплавленного слоя огнеупорной массы на поверхности огнеупора на основе соединения кремния в котором пу тем изменения состава подаваемой на пг.^рх ность огнеупора экзотермической смеси, достиіа ется повышение адгезии наплавляемого огнеупорного слоя к основной огнеупорной массе что приводит к повышению стойкости огнеупорной массы к термическим ударам, а значит к повышению срока службы отремонтированного оборудования, работающего в постоянно изменяющемся температурном режиме (особенно это касается случаев, когда ремонт производится на поверхности, температура которой относительно низка, например, 700"С) В основу изобретения, также, положена задача создать такую смесь частиц, предназначенную для формования наплавленного слоя огнеупорной массы на поверхности огнеупора на основе соединения кремния, в которой путем использования дополнительного ингредиента, обеспечивающего вэедение двуокиси кремния, образуемой при сгорании частиц кремния, в огнеупор ную массу в виде соединения с кристаллической решеткой, достигается выравнивание теплового расширения наплавляемого и основного огнеупорных слоев, что обеспечивает повышение адгезии между ними Для решения задачи предложен способ формования наплавленного слоя о; неупорной массы на поверхности огнеупора на основе соединения кремния, включающий одновременную подачу на поверхность кислорода и экзотермической смеси, содержащей горючие частицы кремния и огнеупорны0 частицы, а котором, согласно изобретению, смесь содержит не более 15 мае % горючих частиц кремния, не менее 70 мэс % частиц одного или нескольких огнеупорных веществ и дополнительно - до 25 мас.% частиц вещества, обеспечивающего введение двуокиси фемкия, образуемой при сгорании частиц кремния, в огнеупорную массу в виде соединения с кристаллической решеткой 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 D предпочтительном варианте о качестве указанного вещества используют очеид магния Наличие этого соединения в смеси, которая подается к ремонтируемой огнеупорной поверхности, способствует обеспечению н-з/длежэщих теплостойких свойств формируемой огнеупорной массы Кроме того, введение в смесь окиси магния дает возможность сформовать огнеупорную массу в которой ло крайней мере чзсть двуокиси кремния, образуемой при сгорании кремния, вводится в кристаллическую решетку в виде соединения с кристаллической структурой форстерита Это, также способствует обеспечению надлежащих теплостойких свойств формируемой огнеупорной массы Если горючие частицы дополнительно содержат частицы алюминия, может быть сформована огнеупорная масса, в которой по крайней море часть доуохкеи кремния, образуемой при сгорании кремния, вводится в кристаллическую решетку в виде соединения с кристаллической структурой форстерита и/ими со структурой шпи неии, и/ипи со структурой коодирри^а Наличие кристзппической решетки со структурой кордиерита в сформованной огнеупорной массе способствует приданию этой массе прекрасной стойкости к термическим ударам Наличие кристаппичеслой решетки со структурой форстерита и/ипи со структурой шпинепи, с другой стороны, благоприятно ялияет на теплостойкость формуймой огнеупорной массы Другие окислы, такие, как окись кальция или окись железа, также могут быть использованы в качестве дополнительного вещества, обеспечи вающего введение двуокиси кремния, образуемой при сгорании частиц кремния, в огнеупорную мае су в виде соединения с кристаллической решеткой Может быть использована смесь чзешц, которая допо пните л ы-ю ипи альтернативно содержит перекиси (например, перекись кальция), нигриды карбиды (например, карбид кремния), силикаты В качестве огнеупорных частиц могут быть испопьзовзны частицы карбида кремния ипи диуокиси кремния Окисел, например, окись кальций, может быть введена в виде соединения, например, в случае окиси кальция э виде воллэстонита ( CaSrO?) 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 смеем, бопьшар часть которой по весу содержит соответственно карбид кремния или двуокись кремния Изобретение также, может быть полезно пр^ ремонте таких видое огнеупоров на основе кремниевого соединения, которые отличаются от упомянутых ранее, например, обычных кирпичей из двуокиси кремния и кирпичей из двуокиси кремния - окиси алюминия Для решения задачи предложена, также, смесь частиц, предназначенная для формования наплавленного слоя огнеупорной массы на поверхности огнеупора на основе соединения кремния, содержащая горючие частицы кремния и огнеупорные частицы, которая, согласно изобретению, дополнительно содержит частицы вещества обеспечивающего введение двуокиси крепнут, образуемой при сгорании частиц кремния, в огнеупорную массу в виде соединения с кристаллической решеткой при следующем соотношении компонентов, мае % горючие частицы кремния 8 ',5 огнеупорные частицы 70-82 частииы указанного вещества 5 25 Предложенная смесь и способ пригодна дпя формования высококачественных о'не упорных масс, пред и а значенных для ррмонта поверхностей на основе кремниявых соепине ний, например огнеупорных конструкций пе чей, 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 из поверхности, температура которой относительно низка, например, находится в диапазоне бООХ-ЮОСГС (например, 700"С) и ане этого диапазона Огнеупорная масса, создаваемая согласно изобретению, обпэдзет свойствами в отношении теплового расширения на границе между поверхностью и сформованной огне упорной массой, которые отличаются от свойств получаемых в случае, если исходная смесь не содержит какое-пибо вещество, вызывающее введение двуокиси кремния, обра эуемой при сгорании частиц кремния в огне упорную массу в виде соединения с кристаллической решеткой Преимущества получаемые этим изобретением обеспечиваются по меньшей мере, частично іл счет лтого различия ич границе раздела и что полученные огнеупорные массы демонстрируют на границе раздела сэойства касающиеся теплового расширения, которые хорошо согласуются с такими же свойствами ремонтируемых огнеупорных структур 8 предпочтительном варианте в качестве указанного оещества испопьзуют оксид магния Также в качестве указанного вещества могут Быть использованы частицы перекиси или сиГорючие кремниевые частицы могут исся в качестве единственного горюче г о материала, либо они могут п^ремеши вэться с частицами дополнительного гпрючего материала например, алюминии При этом предпочтительно чтобы смесь дополнительно седержэгэ горючие алюминиевые частицы Алюминиевые частицы могут быстро окисляться со значительным выделением тепла и образование1.' самих огнеупорных окислов Поэтому применение этого спличитепьного признака благоприятствует образованию высококачественных егчеупорных масс См°си согласно изобретению предпочтительно содержат не более 15% мае кремния Э~о ча+ио для ограничения количества не вступиеи^го в реакцию кремния который может останься в обраэоззнной огнеупорной массе Установлено, что наличие не прореагировавшего кремния в сформованной огнеупорной массе ^слет привести к снижению ее качества