[发明专利]高温窑炉陶瓷焊接材料及方法

说明书

技术领域

本发明属于高温工业窑炉修复技术领域，涉及一种高温窑炉陶瓷焊接技术及相应材料的制备方法。

背景技术

目前，各种高温工业窑炉在钢铁、玻璃、水泥、焦化等行业和领域都发挥了关键作用，其适用性和耐久性很大程度上制约着企业的发展。但，各种工业窑炉在长期使用过程中，均会出现局部部位不同程度的损毁，需要及时修补。传统的停窑冷却修补后再升温，不但会影响生产，而且对窑炉损坏很大，影响窑炉的使用寿命，造成的经济损失很大。因此，不停窑热态窑炉修复技术深受高温生产企业的欢迎。

高温陶瓷焊接技术是指由耐火材料与可燃金属组成的混合物，以助燃气体为载体，经特定装置和焊枪喷射至待修复部位，可燃金属燃烧产生高温，使喷出的混合物和修复面的耐火材料软化熔融，形成牢固的结合体，如同“焊”在一起，达到窑炉修复的目的。

目前，相似技术进行公开的共三项：

公开号为CN1078191C的发明专利主要针对玻璃窑炉或铝工业含有氧化铝的表面上形成耐火材料修补物的方法，选用物料有些并不常见，实施较难。

公开号为CN1548913的发明专利主要针对焦炉提供一种陶瓷焊补料、设备和修补方法。

公开号为CN101851109A的发明提供一种锆莫来石质的陶瓷焊补料。

上述专利技术大都存在针对单一材质或部位进行研究和开发的现象，技术应用局限性大，或者实施成本太高，陶瓷焊接技术的推广应用受限。

发明内容

针对钢铁、玻璃、水泥、焦化等行业使用的工业窑炉，本发明提供一种不停窑修补窑炉受损部位，实现窑炉高效修复、节能降耗的方法，即：选择与待修补部位相同或相近的材料作基础材料，选择性加入占基础材料重量10-22％的金属可燃微颗粒，如铝、镁、硅、锆等，以及占基础材料重量百分比不高于2％的助熔剂，如常见的工业氯化物，将上述物料混和制成陶瓷焊接材料，在氧气输送下，向窑炉待修补部位喷射，可燃微颗粒与氧气反应释放大量热能，基础材料和待修补的耐火工作层表面迅速软化熔融，使工作层耐火材料与焊接材料非常紧密地结合在一起，熔化的物质将孔洞、接面、缝隙填满。这种陶瓷状物质与焊补部位材质相同故膨胀率相匹配，并具有高强度和抗侵蚀性的特点，窑炉受损部位修补后耐磨性高并且寿命长。

具体的，使用上述方法进行窑炉修复时，可按窑体耐火材料的材质对应分为硅质、锆质、刚玉质、尖晶石质、莫来石质等相同或相近材质进行陶瓷焊接材料的制备。

1、对耐火材质为硅质的窑体进行修复，陶瓷焊接材料的选取和制备方法：

基础材料：SiO₂含量不低于99.5％的耐火材料，优选的材料为熔融石英，也可使用部分高纯石英替代熔融石英，但考虑到石英晶型转变带来体积膨胀的影响，高纯石英的添加量最好不超过10％。颗粒最大粒径以不超过2mm为最佳。0.088mm-2mm颗粒料占基础材料重量百分含量为73-86％，小于0.088mm的粉体占基础材料重量百分含量为14-27％。

金属粉末：占基础材料重量百分含量10-16％的金属粉体(Si和Al的混和粉体)，要求粉体粒径为325目以细，优选方案为，含4-6％的金属铝粉和6-12％的金属硅粉的混和粉体。

外加剂：占基础材料重量百分比含量不高于2％的氯化物，如NaCl、KCl、CaCl₂等中的一种或多种。

对耐火材质为锆英石质的窑体进行修复，陶瓷焊接材料的选取和制备方法：

基础材料：混和料中最大颗粒粒径不超过2mm，其中，0.088mm-2mm的颗粒料所占重量百分含量为85-90％，包括70-80％的锆英砂，0-15％的锆刚玉骨料；粉体粒径小于0.088mm，是重量百分含量为10-15％的锆英石粉。

金属粉末：占基础材料重量百分含量14-22％的金属粉体，可选择Al或Al和Zr的混和粉体，综合性价比选择Al粉更佳，要求粉体粒径为325目以细。

外加剂：占基础材料重量百分比含量不高于2％的氯化物，如NaCl、KCl、CaCl₂等中的一种或多种。

本陶瓷材料也可用于锆刚玉质的窑体耐材修复。

2、对耐火材质为锆刚玉质的窑体进行修复，陶瓷焊接材料的选取和制备方法：