[发明专利]用于修补氧化物基耐火体的方法及粉末混合物

说明书

本发明涉及采用陶瓷焊接法修补氧化物基耐火体的方法。

硅、锆、铝和镁的氧化物可用作工业耐火氧化物。特别是铝和镁的氧化物目前被用于冶金工业，在此应用中之所以选择它们是因为其抗高温、抗某些材料（如熔融金属、矿渣和浮渣）的侵蚀和腐蚀。

氧化镁基耐火材料，一般称作碱性耐火材料，可形成用于传送熔融钢的盛钢桶的衬。在使用中这种衬被熔融的钢和矿渣磨损掉。该衬的侵蚀主要发生于液面位置。因此需要一次又一次地对这种氧化物基耐火体进行修补。

有人已经建议采用“陶瓷焊接”技术修补耐火体。在该技术中，将要修补的耐火体保持在高温，在有氧存在条件下投射粉末混合物，该粉末混合物含有耐火材料颗料和燃料颗粒，该燃料颗粒与氧气发生放热反应形成耐火氧化物。通过这样的方法可形成耐火材料并将其粘附在要修补位置的耐火体上。该陶瓷焊接技术在GB1，330，894（Glaverbel）和GB2，170，191（Glaverbel）中有详细说明。燃料颗粒是这样的一些颗粒，其组成和颗粒级配使其与氧发生放热反应形成耐火氧化物，并且同时释放能至少浅层地熔化投射的耐火颗粒所需的热量。

然而研究发现，当将由氧化物颗粒和燃料颗粒组成的粉末混合物用于修补氧化物基耐火体，特别是高熔点氧化物基如氧化镁和氧化铝耐火体时，形成的耐火材料可能是多孔的。如果存在明显的显气孔率，该修补材料就不能用于某些应用，特别是如果该修补材料会受到熔融材料的侵蚀和腐蚀时。

因此本发明的目的提供一种修补氧化物基耐火体的方法，该方法能使形成的耐火材料修补体具有可接受的气孔率。

我们惊奇地发现，当燃料颗粒是选自镁、铝、硅及其混合物的颗粒时，通过在粉末混合物中引入特定量的碳化硅可以实现该目的。该方法与一般原理（即将耐火修补体组合物与被修补表面耐火材料的组合物相匹配）相反。进一步说，在陶瓷焊接法中碳化硅被看作惰性材料，它不被反应中形成的液相所润湿，因此该碳化硅对材料气孔率的作用有些令人吃惊。

我们并不希望受理论束缚，但我们相信附加的碳化硅颗粒将热导入耐火修补料，并且在长时间的暴露于高温下引起碳化硅颗粒分解产生元素碳，已知元素碳能使耐火修补料具有好的抗矿渣腐蚀性。

因此，本发明的第一方面提供了一种修补氧化物基耐火体的方法，包括在高温和有氧存在条件下，将粉末混合物投射到所说的耐火体的表面上，所说的粉末混合物包括耐火氧化物颗粒和与氧发生放热反应形成耐火氧化物的燃料颗粒，其特征在于该燃料颗粒选自镁、铝、硅及其混合物，并且该粉末混合物还含有10%以下重量的碳化硅颗粒。

在该粉末混合物中的碳化硅含量优选至少1%（重量）。如果碳化硅含量过多，我们发现由于修补材料从修补位置流失，修补材料体根本无法形成。我们并不希望受理论束缚，但我们初步认为这可能是由于随着修补过程保留了太多的热从而导致了低粘度液相。如果碳化硅用量太少，本发明的优越性不能得到明显的体现。

碳化硅优选具有小的颗粒尺寸，例如小于200μm。本文中所用的“颗粒尺寸”是指有关材料具有至少90%（重量）的颗粒符合给定范围的颗粒尺寸分布。本文所用的“平均尺寸”是指50%（重量）的颗粒具有小于该平均值的粒径。

耐火氧化物颗粒可以包括至少一种形成耐火体的氧化物。由此，当氧化物耐火体是含氧化铝的耐火体时，耐火氧化物颗粒可以包含氧化铝颗粒。当氧化物耐火体是含氧化镁的耐火时，耐火氧化物颗粒可以包含氧化镁颗粒。

该粉末混合物的主要部分优选由选自氧化镁、氧化铝及其混合物的耐火氧化物颗粒组成。这些氧化物在经历放热反应时是非常活泼的，因此极有可能形成高气孔率的修补体。耐火材料氧化物颗粒优选具有小于2.5mm的尺寸，并且基本上没有大于4mm的颗粒。

燃料颗粒选自镁、铝、硅及其混合物的颗粒。铝和硅的混合物是特别优选的。在该混合物中的燃料颗粒优选平均尺寸小于50μm。

修补操作一般在耐火体是热的时候进行。这使得我们有可能在修补被腐蚀的耐火体的同时使装置基本保持在其工作温度。

正如在要修补的耐火体表面所测得的，该高温可以高于600℃。在该温度燃料颗粒将在氧中燃烧产生耐火氧化物，并且产生足够的热使氧化物颗粒与燃料的燃烧产物一起形成构成修补的耐火修补体。

本发明的第二方面提供了一种用于修补氧化物基耐火体的粉末混合物，所说的混合物包含：

-80%-95%（重量）的含耐火氧化物的耐火颗粒;和

-5%-20%（重量）的燃料颗粒，该颗粒与氧发生放热反应形成耐火氧化物，