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火焰喷补料

作者:admin 发布日期: 2020-03-19 二维码分享

火焰喷补技术是指以压缩空气为载体将耐火材料粉料送到火焰喷嘴中,加热至熔融(或半熔融)状态后,喷射到被修补的衬体上,固化后而成为耐火涂层。采用火焰喷补的优点在于可获得高密度、高强度、耐腐蚀的喷补衬体。

初期的火焰喷补是采用固体(如焦炭粉)或液体(如重油)燃料,由于较难获得高达2000℃以上的温度,现已被淘汰。而现在是采用气体(丙烷气)燃料,加氧气助燃,可获得高达2400~2600℃的高温,从而获得高密度和高强度的耐火涂层。

火焰喷涂的关键技术是耐火材料粉料在通过火焰的瞬间必须发生熔融。根据热平衡推测,球粒状耐火材料颗粒在火焰中达到熔融温度的必要时间(t)与其颗粒直径、密度、比热、热传导率有关,其关系式如下:

t=0.84·(ρ·C·D2)/λ·ln(Tf-T0)/(Tf-Tm)

式中,ρ、C、D、λ分别为耐火材料颗粒的密度(g/cm3)、比热(J/g)、粒径(cm)、热传导率[J/(cm·s·℃)];Tf为火焰温度(℃);T0和Tm分别为耐火材料颗粒初始温度(℃)和熔融温度(℃)。

显然,喷射粉料在火焰中加热到熔融的时间主要取决于粉料粒子的粒径。图17-20为氧化铝和氧化硅颗粒在火焰中达到熔融时所需的时间u颗粒粒径之间的关系。粉料颗粒是由气体输送的,粉料颗粒的飞行速度在10~100m/s。而当颗粒在火焰中的飞行速度在此范围内,火焰喷射到受喷面上的距离为50mm时,那么颗粒在火焰中的滞留时间约为0.05~0.005min。在如此短的时间内,为使材料熔融,其颗粒直径必须小于0.2min。

图17-21为氧化铝粉料在丙烷-氧气火焰中的熔融过程,图中氧化铝粉料颗粒粒径为60μm。可以看出,氧化铝粒子在火焰中滞留到熔融的时间应为0.1min,其粒子飞行距离约为100cm。因此要使氧化铝粒子处于图中的第二段时使其粘附于受喷面上,否则难以形成致密牢固的涂层。而氧化硅粉料粒子在丙烷-氧气火焰中要达到完全熔融(第二阶段)的喷射距离应为20~30cm.在此范围内氧化硅粒子.容易附着于受喷衬体上。

火焰喷补料的熔融性能除受材料的粒径影响外,也受材料本身的熔点影响。熔点越高的材料,其颗粒直径必须越小。此外,在火焰中粉料的浓度也影响粒子的球化(熔融)速度。设P/V作为粉料浓度指数,P为火焰喷射材料的质量;V为燃气的体积,则在丙烷-氧气火焰中,氧化铝、氧化镁和尖晶石(MgO、Al2O3)的浓度与球化(熔融)比率之间的关系如图17-22所示。

图17-22说明:当MgO·Al2O3和Al2O3的P/V值大于4~5时,熔融比例开始下降。因此,此值是火焰喷补料要获得完全熔融的重要参数。而MgO由于熔点高达2800℃,丙烷-氧气火焰能提供的极限温度一般为2300℃,因此MgO不能熔融成球状,也即不能单独用作火焰喷补料,它只能与其他氧化物或熔渣组成火焰喷补料。表17-33为MgO与其他氧化物和炉渣组成的火焰喷补涂层的理化性能(指氧气转炉火焰喷补涂层)。

火焰喷补形成的涂层虽然其耐用性比冷物料喷补形成的涂层要好,但由于喷补装置和喷补费用较高,目前应用范围有限。在冶金工业上主要用硅质火焰喷补料修补焦炉内衬,用MgO-Al2O3-Cr2O3质,Al2O3-Cr2O3质,MgO-Al2O3质喷补料修补炉外精炼真空脱气装置(RH)的衬体等。


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