一種焦?fàn)t修補用焊補料及修補焦?fàn)t的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種焦?fàn)t修補用焊補料及修補焦?fàn)t的方法。所述焊補料的組分以重量百分比計由1～3%的金屬鋁粉、5～8%的金屬硅粉、2～5%的礦化劑、65～85%的硅灰或石英粉、以及10～20%的石英砂組成。所述方法包括將所述焦?fàn)t修補用焊補料隨富氧氣體噴向待修補的高溫爐墻磚表面并發(fā)生氧化反應(yīng)，使焊補料呈部分熔融狀態(tài)進而粘附在待修補的爐墻磚表面上，形成陶瓷修補層。本發(fā)明采用粉煤灰、硅灰等二次資源作為原料，實現(xiàn)了二次資源的高效綜合利用，并且降低了焊補料的生產(chǎn)成本；另外添加金屬鋁和金屬硅，實現(xiàn)自發(fā)熱燒結(jié)，在采用本發(fā)明的焊補料進行補爐時避免采用高溫高壓氣體；本申請的焊補料中的二氧化硅含量在90%以上，屬于高硅質(zhì)焊補料，用于焊補焦?fàn)t硅磚破損效果好。
【專利說明】一種焦?fàn)t修補用焊補料及修補焦?fàn)t的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及耐火材料【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地講，涉及一種焦?fàn)t硅磚修補用的陶瓷焊補料及采用本發(fā)明的焊補料修補焦?fàn)t的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]焦?fàn)t是由耐火磚砌成的熱工窯爐，在使用過程中會由于各種原因?qū)е陆範(fàn)t爐墻的損壞。為了提高焦?fàn)t的使用壽命，需要對其進行修補。
[0003]焦?fàn)t焊補包括濕法修補和焦?fàn)t火焰焊補，前者補爐操作簡單，維護成本低，但是補爐時降低了爐墻表面溫度，而且一次掛料時間短，操作環(huán)境惡劣，已逐漸被淘汰。焦?fàn)t火焰焊補是利用高溫火焰將焊補用耐火粉料和爐墻耐火磚加熱熔融，并使耐火粉料以物理方式粘附于損壞的爐墻表面，以修補破損的墻面，通常以乙炔為燃料，用氧氣作為助燃氣體，即在修補的過程中需要采用高溫高壓氣體，另外，目前鮮有關(guān)于焊補料組分的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的之一在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個或多個問題。
[0005]本發(fā)明的目的之一在于提供一種焦?fàn)t修補用自發(fā)熱高硅質(zhì)焊補料及采用該焊補料修補焦?fàn)t的方法。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供了一種焦?fàn)t修補用焊補料所述焊補料的組分以重量百分比計由I~3%的金屬鋁粉、5~8%的金屬硅粉、2~5%的礦化劑、65~85%的硅灰或石英粉、以及10~20%的石英砂組成。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的焦?fàn)t修補用焊補料的一個實施例，所述金屬鋁粉的粒度為能夠通過150目篩，其中金屬鋁含量在98wt%以上。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的焦?fàn)t修補用焊補料的一個實施例，所述金屬硅粉的粒度為能夠通過200目篩，其中金屬硅含量在99wt%以上。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的焦?fàn)t修補用焊補料的一個實施例，所述礦化劑為粉煤灰，所述粉煤灰的粒度為能夠通過200目篩，粉煤灰中按重量百分比計含有=SiO2:60~65、Al2O3:25~32%、CaO:1 ~3%ο
[0010]根據(jù)本發(fā)明的焦?fàn)t修補用焊補料的一個實施例，所述硅灰的粒度為能夠通過200目篩，所述硅灰中SiO2≥97wt%。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的焦?fàn)t修補用焊補料的一個實施例，所述石英粉的粒度為能夠通過200目篩，所述石英粉中SiO2≥95wt%。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的焦?fàn)t修補用焊補料的一個實施例，所述石英砂的粒度為0.088~
0.2mm,所述石英砂中SiO2 ≥ 95wt%。
[0013]本發(fā)明的另一方面提供了一種修補焦?fàn)t的方法。所述方法包括將所述焊補料隨富氧氣體噴向待修補的高溫爐墻磚表面并發(fā)生氧化反應(yīng)，使焊補料呈部分熔融狀態(tài)進而粘附在待修補的爐墻磚表面上，形成陶瓷修補層。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的修補焦?fàn)t的方法的一個實施例，所述富氧氣體為空氣和氧氣按照1:5~1:8的體積比混合而成。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的修補焦?fàn)t的方法的一個實施例，所述待修補的高溫爐墻磚表面溫度在700°C以上。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括:本發(fā)明采用粉煤灰、硅灰等二次資源作為原料，實現(xiàn)了二次資源的高效綜合利用，并且降低了焊補料的生產(chǎn)成本；另外添加金屬鋁和金屬硅，實現(xiàn)自發(fā)熱燒結(jié)，在采用本發(fā)明的焊補料進行補爐時避免采用高溫高壓氣體；本申請的焊補料中的二氧化硅含量在90%以上，屬于高硅質(zhì)焊補料，用于焊補焦?fàn)t硅磚破損效果好，且具有較好的環(huán)境效益和社會效益。
【具體實施方式】
[0017]在下文中，將結(jié)合示例性實施例詳細地描述根據(jù)本發(fā)明的焦?fàn)t修補用焊補料及修補焦?fàn)t的方法。在本發(fā)明中，如果沒有例外的表述，則通常提到的物質(zhì)中各元素或成分的含量均是重量百分含量(用“wt%”表示)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的焦?fàn)t修補用焊補料，以重量百分計由1~3%的金屬鋁粉、5~8%的金屬硅粉、2~5%的粉煤灰、65~85%的硅灰以及10~20%石英砂組成。
[0019]其中，所使用的金屬鋁粉的粒度在150目以下(即能夠通過150目篩)，其中金屬鋁含量在98wt%以上。金屬硅粉的粒度在200目以下(即能夠通過200目篩)，其中金屬硅含量在99wt%以上。在本申請中，對粉煤灰的要求為:粒度在200目以下，其中含有SiO2:60~65wt%、Al2O3:25~32wt%、CaO:1~3wt%。硅灰的又叫硅微粉，也叫微硅粉或二氧化硅超細粉，一般情況下統(tǒng)稱硅灰。硅灰是在冶煉硅鐵合金和工業(yè)硅時產(chǎn)生的SiO2和Si氣體與空氣中的氧氣迅速氧化并冷凝而形成的一種超細硅質(zhì)粉體材料。本發(fā)明對硅灰的要求為:粒度在200目以下,娃灰中SiO2≥97wt%0石英砂的粒度為0.088~0.2mm,石英砂中SiO2 ≥95wt%0
[0020]本發(fā)明的焊補料由發(fā)熱劑、礦化劑、耐火料三部分組成。發(fā)熱劑采用金屬鋁粉和金屬硅粉的混合物，鋁粉發(fā)熱性好，但如果鋁粉用量過高，在氧化后會與二氧化硅反應(yīng)，形成莫來石相，影響焊補層的性能，金屬硅粉發(fā)熱效果與鋁粉相比較差，但如果適當(dāng)使用，可以彌補發(fā)熱劑發(fā)熱的不足，而且金屬硅粉氧化后材質(zhì)為二氧化硅，可以改善焊補層的性能，如果使用其它的發(fā)熱劑，發(fā)熱量不高，而且影響高硅質(zhì)材料的品質(zhì)。
[0021]在本實施例中，礦化劑采用粉煤灰，為硅鋁系材質(zhì)，熔點1350~1410°C，滿足硅質(zhì)焊補料噴補條件下焊補料的熔融粘結(jié)，形成結(jié)合體。但本發(fā)明不限于此，粉煤灰可以采用其它替代材料，例如硅酸鈣相等，但優(yōu)選粉煤灰，使用粉煤灰既環(huán)保，礦化性能又好。
[0022]耐火料石英砂主要起耐火骨架作用，一定的粒度保證了物料的順利輸送和焊補層的致密性。硅灰主要成分為二氧化硅，主要結(jié)構(gòu)為石英二氧化硅和少量不定型體，耐火度大于1620°C，主要與石英砂搭配起到耐火骨架作用，而且硅灰本身具有少量不定型二氧化硅，為低熔點物質(zhì)，可以起到礦化劑作用，改善焊補料的粘附效果。硅灰可以采用200目以下的石英粉替代，石英粉中SiO2 ≥ 95wt%。這里優(yōu)選使用娃灰既環(huán)保,又能改善焊補料的焊補性倉泛。[0023]在本實施例中，焊補料由I-3wt%的金屬鋁粉、5-8wt%的金屬硅粉、2-5wt%的粉煤灰、65-85wt%的娃灰以及10-20wt%石英砂組成。各組分的配比選擇在上述配比范圍內(nèi)的原因是:若金屬鋁粉含量太低或不采用金屬鋁粉，焊補料的自發(fā)熱效果不理想，噴涂溫度無法得到保證，若金屬鋁粉的用量太大，則容易影響焊補層的品質(zhì)；金屬硅粉可以替代部分金屬鋁粉作為發(fā)熱劑使用，氧化后形成不影響焊補層品質(zhì)的二氧化硅，但如果使用量過高，會導(dǎo)致氧化不完全，最終也會影響焊補料的品質(zhì)。粉煤灰為礦化劑，加入量為2-5wt%較適宜,太少起不到礦化劑作用,太多影響焊補料的耐火性能和粘附性能。一定粒度的石英砂和細粉狀的硅灰搭配作為耐火粉使用，石英砂用量不能太大，否則影響物料輸送性能和焊補料的致密性。
[0024]以下對焊補料各組分的粒度范圍選擇進行詳細說明。金屬鋁粉為150目以下，金屬硅粉為200目以下，保證發(fā)熱劑在噴涂過程中高溫富氧氣氛下盡可能發(fā)熱氧化，避免發(fā)熱劑顆粒過大造成氧化不完全，影響焊補層的性能。粉煤灰采用三級粉煤灰，粒度200目以下，保證粉煤灰在物料中均勻分散，及時生成液相，粘附耐火骨料，硅灰粒度200目以下，與
0.088-0.2mm的石英砂搭配使用，能夠保證物料在輸送過程中不出現(xiàn)堵料情況，而且提高焊補料的粘附性能，并保證焊補層具有較高的致密性，石英砂顆粒不能太大，否則在物料輸送過程中容易出現(xiàn)偏析，導(dǎo)致物料不均勻。
[0025]該焊補料的配制方法為:將I-3wt%的金屬鋁粉，5-8wt%的金屬硅粉，2-5wt%的粉煤灰，65-85wt%的娃灰以及10-20wt%的石英砂混勻后形成焊補料,該焊補料需要密封儲存。
[0026]在采用本發(fā)明的焊補料進行焦?fàn)t修補時，其具體的施工工藝為:將焊補料裝入陶瓷焊補機料倉，輸送介質(zhì)為富氧氣體，即空氣和氧氣的混合物，其中兩者的體積比為空氣:氧氣=1:5-1:8，將噴槍伸入700°C以上的焦?fàn)t中，噴頭對準(zhǔn)需要修補的部位，開啟焊補機，焊補料與富氧氣體在高溫下發(fā)生氧化反應(yīng)，使焊補料呈部分熔融狀態(tài)粘附在硅磚表面，形成陶瓷修補層。
[0027]將本發(fā)明的焊補料在富氧氣氛下噴涂在700°C以上的焦?fàn)t硅磚表面時，由于焦?fàn)t內(nèi)本身的高溫作用，焊補料中的發(fā)熱劑在富氧氣氛下被氧化發(fā)熱，使火焰溫度達到1400-1550°C，發(fā)熱劑金屬鋁被氧化為氧化鋁，金屬硅粉被氧化為二氧化硅，在1400-1550°C噴涂溫度下，焊補料中的礦化劑(粉煤灰和硅灰中的低熔點物質(zhì))形成熔融相，將石英砂、硅灰中的耐火粉粘成一體，冷卻后形成致密的陶瓷體，能延長窯爐使用壽命。
[0028]本申請涉及的焊補料采用發(fā)熱劑、礦化劑、耐火粉互相搭配，其中礦化劑和硅灰粒度較細，發(fā)熱劑自發(fā)熱性能好，保證了焊補料掛料率高，基體致密，耐壓強度高。
[0029]為了更好地理解本發(fā)明的上述示例性實施例，下面結(jié)合具體示例對其進行進一步說明。
[0030]在示例I-5中，按照表I中的配比方案配制出五組焊補料，并對每一組焊補料的性能指標(biāo)進行了比較，結(jié)果如表2所示，可以看出，五組焊補料的性能指標(biāo)均較好，滿足生產(chǎn)要求。
[0031]表I配比方案
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種焦?fàn)t修補用焊補料，其特征在于，所述焊補料的組分以重量百分比計由I~3%的金屬鋁粉、5~8%的金屬硅粉、2~5%的礦化劑、65~85%的硅灰或石英粉以及10~20%的石英砂組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t修補用焊補料，其特征在于，所述金屬鋁粉的粒度為能夠通過150目篩，其中金屬鋁含量在98wt%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t修補用焊補料，其特征在于，所述金屬硅粉的粒度為能夠通過200目篩，其中金屬硅含量在99wt%以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t修補用焊補料，其特征在于，所述礦化劑為粉煤灰，所述粉煤灰的粒度為能夠通過200目篩，粉煤灰中按重量百分比計含有=SiO2:60~65、Al2O3:25 ~32%、CaO:1 ~3%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t修補用焊補料，其特征在于，所述硅灰的粒度為能夠通過200目篩，所述硅灰中SiO2≤97wt%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t修補用焊補料，其特征在于，所述石英粉的粒度為能夠通過200目篩，所述石英粉中SiO2≤95wt%0
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t修補用焊補料，其特征在于，所述石英砂的粒度為0.088 ~0.2mm,所述石英砂中 SiO2 -95wt%。
8.一種修補焦?fàn)t的方法，其特征在于，所述方法包括將如權(quán)利要求1至7中任意一項所述的焦?fàn)t修補用焊補料隨富氧氣體噴向待修補的高溫爐墻磚表面并發(fā)生氧化反應(yīng)，使焊補料呈部分熔融狀態(tài)進而粘附在待修補的爐墻磚表面上，形成陶瓷修補層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的修補焦?fàn)t的方法，其特征在于，所述富氧氣體為空氣和氧氣按照1:5~1:8的體積比混合而成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的修補焦?fàn)t的方法，其特征在于，所述待修補的高溫爐墻磚表面溫度在700°C以上。
【文檔編號】C04B35/66GK103449831SQ201310385576
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】郝建璋, 文盛艷, 齊建玲, 黎建明, 張金陽, 文永才 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司