形成耐火材料的方法及其用于形成该耐火材料的颗粒混合物的制作方法

专利名称:形成耐火材料的方法及其用于形成该耐火材料的颗粒混合物的制作方法
本发明涉及一种在某表面形成粘附耐火材料的方法。该方法是将耐火材料颗粒和燃料的混和物与氧气一起喷射到某表面上，其中的燃料和氧气发生放热反应，所放出的热量足以至少使耐火材料颗粒表面熔化从而形成耐火材料。本发明还涉及一种用于在某表面形成粘附耐火材料的颗粒混合物，它是用于和氧气一起被喷射到某表面上，该混合物包括耐火材料颗粒和燃料颗粒，其中的燃料颗粒能和氧气发生放热反应，所放出的热量足以至少使耐火材料颗粒表面熔化从而形成上述耐火材料。
若想现场在某表面上形成耐火物，在两种已知方法中有一种选择。
第一种方法有时称之为“陶瓷熔接”，正如英国专利1330894(Glaverbel)和公开号为GB2170191 A(Glaverbel)英国专利申请所详述的，是通过向某表面上喷射耐火材料颗粒和燃料颗粒的混合物及氧气从而形成粘附耐火材料的方法。所用的燃料颗粒的组成和颗粒分布都是为了能与氧气发生放热反应导致形成耐火难熔氧化物并且释放出至少能使所喷的耐火颗粒表面产生熔化所需的热量。这些燃料的例子包括铝和硅。由于硅的性质很象某些金属可以经过一次强烈的放热氧化反应生成耐火氧化物，虽然我们可以考虑把硅看作半金属，合适的是把这些燃料元素称作金属的。一般情况下人们建议在高浓度氧气存在下喷射颗粒，例如使用商品级氧气作为载气，这样就可以将被喷射的颗粒粘附在表面上形成耐火材料。陶瓷熔接火焰的温度很高，因而能够剥落耐火材料表面的任何渣粒并处理和软化或熔化该表面，因此使被处理的表面和新形成的耐火材料之间形成良好的结合。
这些已知的陶瓷熔接方法可以用于制造耐火构件，如异形砖，但多数情况用于耐火砖或墙壁的修补或涂层，特别是用于修补或增强现有的耐火结构，如用于玻璃熔炉、炼焦炉或冶金工业用耐火设备的墙壁修补或墙壁涂层。当基底耐火材料处于热态时，该方法十分有效，甚至在某些情况下可以在不中断正常操作情况下有效地进行修补或增强。
很明显，陶瓷熔接工艺的良好工作效果要求燃料颗粒和氧气反应所放出热量的迅速、完全释放。换句话就是，理想的是所有燃料颗粒在到达被喷射表面之前已经充分燃烧。另外高成本的适用金属燃料颗粒有助于陶瓷焊机达到最大效果，也就是说这些燃料的燃烧尽可能完全，没有一点未燃尽的燃料残余留在所形成的耐火材料中。
第二种现场在某表面形成耐火材料的已知方法是火焰喷射法。该法是将火焰对准要形成耐火材料的地方并喷射耐火材料颗粒穿过火焰。火焰可以由气体或液体燃料，也可以由粉状焦炭产生。很明显，火焰喷射技术的有效操作要求燃料完全燃烧使火焰尽可能热并且达到最大输出效果。一般情况火焰喷射工艺的火焰温度没有陶瓷熔接技术的温度高，所以形成的耐火材料的粘附力不那么大，由于新耐火材料与耐火材料基底表面之间的结合是在较低温度下形成的，故此结合不怎么牢固。此火焰也不能象陶瓷熔接工艺中的火焰那样穿透被处理耐火材料表面的任何渣粒。
上面所述的陶瓷熔接和火焰喷射适用于各种传统耐火材料，如碱性、硅质、硅铝质和锆质的表面覆盖或墙壁修补或涂层。
目前，一种新型耐火材料的使用日益广泛，这类材料的特征在于含有大量碳颗粒。这些含碳耐火材料通常是以氧化镁或氧化铝为基，含有5%～30%，甚至35%(重量)的碳。这类含碳耐火材料被用于工业电熔炉，或炼钢厂的转炉和铸造钢包中。它们对于由熔融金属和矿渣引起的熔蚀和腐蚀作用具有较高的抵抗力。
在对耐火结构进行表面覆盖或重修表面时，要求形成的耐火材料涂层比基底材料具有更高的抗熔蚀和腐蚀能力。特别是对象铸造钢包水口这类易受熔融物料影响的耐火结构部件。然而，更普遍的是，在修补耐火结构时，最好形成的耐火材料与基底耐火材料的组成相同。因为这样有助于保证新材料和基础材料在化学组成和膨胀性能方面相匹配。如果新旧材料间在化学或物理上不相容，那么它们的结合就会较差，覆盖或修补的部分就会剥落。因此要求形成一种粘附、密实(即无孔)耐火材料，该耐火材料与前面提到的碳质耐火材料的组成极为接近并且能和所给定的耐火材料表面形成良好粘接。
如果要形成含碳耐火物，似乎必须在不太高温度、非氧化或极弱氧化条件下完成。那么前面曾提到的火焰喷射技术似乎比较合适，即在氧气量不足以使焦炭完全燃烧条件下喷射焦炭和耐火材料颗粒的混合物。另一种可供选择的方法是采用一种具有所需组成的膏体并将其一起烧结。我们惊奇地发现采用陶瓷熔接工艺将耐火材料和燃料颗粒在强氧化条件下喷射并产生高温火焰也能形成含碳耐火材料。之所以感到惊奇是因为按正常想象，当喷射混合物中同时存在碳颗粒和金属燃料颗粒时，会致使碳颗粒被较早氧化并消失而燃料颗粒的氧化受到妨碍。
本发明还提供了一种在某表面形成粘附耐火材料的方法，它是将耐火颗粒和燃料颗粒与氧气一起喷射到某表面上，燃料和喷出的氧气发生放热反应，放出的热量至少足以使耐火材料颗粒的表面熔化从而形成所说的耐火材料。该方法的特征在于在喷射混合物中含有至少有一种能被氧化成耐火氧化物的细粉碎颗粒作为燃料;另外还含有碳质颗粒，其大小和组成能使碳颗粒被包藏在所形成的耐火材料中。
这里所用的术语“碳颗粒”是指这样一些颗粒，包括元素状态，或同素异物体碳。“碳质颗粒”是指纯碳颗粒，也包括那些已和其它物质混合或化学结合，但经分解可以沉积出来的颗粒。
本发明方法的效果是出人意料的，因为它和现有技术完全背道而驰。在本发明方法中，一方面燃料颗粒在氧气存在下燃烧放出足够的热量，从而至少使被喷射的耐火材料颗粒表面熔化，而另一方面碳质颗粒穿过燃料燃烧区而未被氧化或至少未被完全氧化。
本发明的实质性优点在于它能形成高抗熔融金属侵蚀性的耐火材料它可以在性质相同的耐火材料上修补或覆盖含碳耐火材料，也能在抗金属融蚀较弱的耐火材料上形成含碳耐火材料。
此外，本方法还有简化已有的所用设备的操作的优点，例如对前面说明书所提到的传统的陶瓷熔接工艺中所用设备的操作。
所用的燃料含有至少有一种可被氧化成耐火氧化物元素的颗粒。按这一原则可以很容易选定混合物中的燃料和耐火材料颗粒，因此可以形成任意所需耐火材料组成的粘附颗粒和耐火氧化物燃烧产物的耐火材料，例如与被喷射耐火材料表面具有基本相同的组成。燃料颗粒优选硅、铝和/或镁颗粒，这些元素的粒子都可以从市场上买到，如果需要的话可将它们按要求混合。
正如人们所知，燃料颗粒尺寸对传统陶瓷熔接工艺的效果具有重要影响。在传统工艺中我们总是希望燃料颗粒尺寸要小，这样就能使它们在由喷枪喷射到加工表面的过程中快速、完全地燃烧。快速释放热量并产生高温火焰，从而使耐火材料颗粒很好地熔化，产生粘附、密实的耐火材料。令我们惊奇是我们发现相似的燃料粒度分布也可用于本发明的工艺。因此要想达到最佳效果，燃料颗粒的平均粒径应小于50μm。实际上，一般期望燃料颗粒的粒度分布小于50μm的颗粒至少要占总重量的90%。粒径在5μm～20μm的颗粒最合适。
碳质颗粒可以从一种成本较低易于得到的原料获得。煤、焦炭、褐煤、木炭、石墨、碳纤维、用过的炉电极以及有机物料如糖和合成树脂都可以作为原料。目前比较优选的是聚合物原料，因为这类原料在以混合物形式喷射之前易于加工，尤其是这类聚合物原料易于形成所需粒度的颗粒。本发明所用的碳质颗粒是通过对耐火材料颗粒施以聚合物涂层得到的。
仅仅依靠碳质颗粒的大小也可以阻止在喷射过程中被完全烧掉从而使碳颗粒包藏在所形成的耐火材料中。这些颗粒的外皮可以被烧掉，而剩下的碳核包藏在耐火材料中。如果要这样做，该碳质颗粒的平均粒径最好大于0.5mm。
然而最好还是依靠碳质颗粒的组成更有利，所说的碳质颗粒包括由一种碳质原料核构成的颗粒，在核外覆盖有一层能使核免受氧化的物料的外壳。这样就更便于形成包藏碳颗粒的耐火材料。尤其是采用这种方法可以更好地控制所包藏的碳量。如果外壳物料能阻止碳质核氧化，全部核中碳都将被包藏，由此可知通过喷射某给定组成混合物颗粒就能可靠地形成具有给定包藏碳量的含碳耐火材料。
至此我们已经说明了如何在耐火材料中包藏碳颗粒形成含碳耐火材料。在现代工业中，含有某种可氧化成耐火氧化物元素包藏颗粒的含碳耐火材料已经出现。这些元素包括硅、镁、锆和铝等。材料中含有这些元素的目的是为了减少氧气对耐火材料的扩散渗透，从而改善耐火材料的性能。任何扩散进耐火材料的氧气却会与这些元素结合，导致形成耐火氧化物，而不至于被空隙等现象的出现明显削弱耐火材料结构。由于硅在这方面的性质有点象金属，因此人们常把包藏有这类颗粒的耐火材料叫做“含金属的”耐火材料。
采用含碳耐火材料就有可能在现场对含金属耐火材料进行热修补或增强。
引人注意的是，这些金属元素还包括通常在陶瓷熔接工艺中用做燃料颗粒的元素。我们惊奇地发现通过一定的工艺步骤，用陶瓷熔接工艺也可以形成包藏有金属颗粒的含碳耐火材料。
因此，在本发明的一些优选实施例中提到，在喷射混合物中还含有某些附加颗粒，它们至少有一种可能氧化成耐火氧化物的元素，这些附加元素颗粒的大小或组成使它们可以被包藏在所形成的耐火材料中。
掺入何种金属元素作为附加颗粒这要取决于包藏它们的耐火材料基体的组成，以及在该颗粒的氧化过程以前，中间和以后耐火材料的所需性能。一般情况下，优选的附加颗粒至少包括硅、镁、锆和铝之一。
这些附加颗粒最好是由至少一种可氧化成耐火氧化物的元素的核，和外覆一层阻止核受氧化物料外壳构成的颗粒。这样比起简单依靠附加颗粒的尺寸，本方法能更好地控制预定被包藏在形成的耐火材料中的核元素量。
覆盖碳质核的外壳和覆盖金属核的外壳通常从同类原料中选择。一般期望选择无机材料，因为它们对氧气极不活泼，能够有效地防止核物料的氧化，并且不会在所形成的耐火材料中增加任何缺陷。这样就使我们能够确定具有碳或金属核的颗粒中的碳或金属含量和包藏在耐火材料中的碳或金属颗粒量之间存在一定的对应关系。避免使用那些在喷射过程中反应不确定或难以进行定量控制的物料。所以，所说的外壳物料最好是由一种或多种金属氧化物、氮化物或碳化物组成，进一步说就是该外壳由镁、铝、硅、钛、锆或铬中的一种或多种氧化物、氮化物或碳化物组成。这些化合物很容易在固体颗粒上沉积，它们的耐火特性与本方法所形成的耐火材料相似。可以用连续涂层法来形成外壳，就是象蛋壳一样将核完全包封，也可以通过吸附或被吸附在核上形成表面涂层，特别是当核呈多孔状态时。不管怎样，外壳都对核(不论碳的或金属的)的氧化起保护作用。
在本发明的一些优选实施例中，所说的金属氧化物、氮化物或碳化物被真空沉积。这种方法是先蒸发金属物料，接着使金属物料与氧气、氮气或碳化合，形成相应的氧化物、氮化物或碳化物。
在本发明的另外一些优选实施例中，所说的金属氧化物、氮化物或碳化物是通过将核原料颗粒与一种反应液相接触并对它们不断加热产生沉积得到的。在这种方法中，需要保护的核很容易和一种或多种试剂，例如一种或多种液态或溶液态的有机-金属化合物混合。然后，施加足够的热赶走所有溶剂以及热解试剂形成外壳。这个工艺可以通过加热到500℃左右，在碳质颗粒上有效地沉积一种或多种氧化物。
本发明还有一些形成含金属耐火材料的优选实施例，这种由至少一种可被氧化成耐火氧化物元素构成的核颗粒可以通过在流化床中和氧气共热的方式使颗粒表面氧化形成氧化物外壳。这种方法对于防止核颗粒在喷射过程中被氧化十分方便有效。
所说的核颗粒在沉积所说的金属氧化物、氮化物或碳化物过程中最好保持移动。这样能使大量颗粒核同时获得均匀的处理。当颗粒核在真空涂覆或与反应液接触时，可对其进行机械搅拌。另外，也可在流化床中用气相试剂处理颗粒核。
与人们的想象相反，本发明的方法的效果并不是靠在某一比较低氧的环境中才能完成。在一个有助于燃料颗粒完全放热氧化的条件下，喷射颗粒混合物也是可以和十分可取的，因此喷射到某表面的气体中的氧气体积容量最好至少达到60%。
如上所述用于本发明工艺的颗粒混合物本身具有某些优点，而本发明还提供了一种颗粒混合物，该混合物用于和氧气一起喷射在某表面上，并在某表面上形成粘附耐火材料，该混合物中包括耐火材料颗粒和燃料颗粒，其中的燃料颗粒能与氧气发生放热反应，释放出足够的热量从而至少使耐火材料颗粒的表面熔化，形成耐火材料。该混合物的特征在于，所说的燃料是被精细粉碎的颗粒，平均粒径小于50μm，并且至少含有一种可能氧化成耐火氧化物的元素，混合物中还含有碳质颗粒，其大小或组成能使这些碳质颗粒在氧气存在下将混合物喷射到某表面时，燃料颗粒基本被完全氧化并形成粘附耐火材料，碳质颗粒不完全氧化而是由所形成的耐火材料包藏碳颗粒。
这些颗粒混合物可以形成对由熔融金属引起的熔蚀和腐蚀具有较高抵抗力的含碳耐火材料，并且能在足够长的工作寿命期间保持较高的抗蚀性。例如在陶瓷熔接工艺中，采用这些混合物就能较容易地形成密实的耐火材料，该耐火材料能与各种耐火材料表面形成良好粘接。由于混合物中的燃料颗粒平均粒径小于50μm(最好最大尺寸不大于50μm)，这就促使燃料颗粒完全反应。这些颗粒和氧气迅速反应，并迅速释放出在喷射表面上形成密实耐火材料所必需的热量。该混合物可以通过将买来的或能迅速从原料特制的颗粒放在一起简单混合获得。
混合物中的耐火材料颗粒的组成可以是任意所需组成。例如它们可以是一种或多种的硅线石、莫来石、锆英石、氧化硅、氧化锆和氧化铝颗粒。这些混合物适用于形成含碳耐火材料，并且其组成与许多普通耐火材料的配方相似。尤其优选氧化镁颗粒做为主要耐火材料颗粒，因为这样能使所形成的碱性耐火材料和大多数接触熔融金属的耐火设备相匹配。
原始碳质物料不必是纯净的碳，可以是前面指出过的与其它元素混合或化学结合的碳、煤、石墨、褐煤、焦炭、木炭、碳纤维、电炉中的电极残渣、合成树脂、有机物料如糖等都可以选用。在目前人们最喜欢用的是有机物料颗粒，因为在喷射混合物之前对它们进行加工处理比较容易。尤其是那些聚合物物料很容易制成粒度符合要求的颗粒。正象前文中所述，本发明用的碳质颗粒也可以通过在耐火材料颗粒外面施以聚合物涂层的方法制得。
在本发明的一些优选实施例中，碳质颗粒的平均粒径大于0.5mm。这种碳质颗粒很容易通过研磨和过筛制得。对于平均粒径在0.5mm以上的颗粒不需要进行特殊处理使之和氧气部分或完全不发生反应。而这些颗粒也可以被表面氧化，残留或形成一个碳核，并保留在由喷射混合物和氧气形成的耐火材料中。为了制成含有给定平均粒径碳颗粒的含碳耐火材料，原始混合物中的碳质颗粒的平均粒径至少为给定平均粒径的二倍。
然而碳质颗粒最好还是由碳质原料核外覆一层某材料外壳的颗粒构成，这种材料在混合物被喷射到某表面并有氧气存在，和在燃料颗粒基本被完全氧化并形成所说的粘附耐火材料的条件下能够防止这种核受氧化。这类颗粒能够在含氧气氛中保存和处理而无须特别保护。这样做对预测碳颗粒大小极为方便，所说的碳颗粒就是将被在一定条件下喷射混合物所形成的含碳耐火材料中所包藏的碳颗粒。另外，这也有助于确保由各组分预定的混合物形成所需组成的耐火材料。
在本发明的混合物的一些优选实施例中，混合物中还含有某些附加颗粒，这些颗粒中至少含有一种可被氧化成耐火氧化物的元素，其粒径或组成能保证它们在下列过程中不完全被氧化而是使这些元素的颗粒包藏在所形成的耐火材料中在氧气存在下将混合物喷射到某表面上，其条件要求燃料颗粒被基本完全氧化并形成粘附耐火材料。
这类被包藏物料使由混合物形成的耐火材料的抗蚀性得到提高。这种混合物很容易生产，可以用市售的金属粉末制备。
这些附加颗粒最好至少是硅、镁、锆和铝其中之一。
如希望效果更好，附加颗粒最好包括一个核，该核至少含有一种能被氧化成耐火氧化物的元素，和一个覆盖在核表面的外壳，该外壳材料能在所说的条件下防止核被氧化。
所说的表壳材料最好包括一种或多种金属氧化物、氮化物或碳化物，如果所说的外壳是由一种或多种镁、铝、硅、钛、锆或铬的氧化物、氮化物或碳化物构成，效果就更好。这些化合物不需增加太多成本也很容易沉积到颗粒的核上，围绕核形成一层涂层或壳。另外，如果核是多孔体时，它们还能渗入核的表面层。这种核上沉积可以通过以下方法形成，如先真空蒸发金属，接着使其和氧气、氮气或碳结合或者通过沉积一种在中温下能转变成氧化物的金属有机化合物原料。这类颗粒在被加入混合物之前需要进行专门制备，但制备所需时间和成本可以通过在陶瓷熔接工艺中混合物的可靠使用，以及结果的可预见性得到巨大补偿。
为了防止颗粒的核被氧化，且可靠性令人满意，该外壳材料最好能达到颗粒(包括外壳)重量的0.02%到2%。这样才能保证在颗粒周围形成一层相当完整的覆盖层。
为了形成组成与市售的含碳耐火材料(有时也是含金属耐火材料)相似的耐火材料，碳质颗粒和附加颗粒(如果有的话)的重量最好能达到混合物总量的2%到50%。最好是碳质颗粒量为5～50%而附加颗粒(如果有的话)则为2～10%。混合物中这些颗粒的含量确保了能依靠有氧喷射方法形成含有足够碳和足够金属(如果需要)的耐火材料，提高其抵抗高温熔融物料引起的熔蚀和腐蚀的能力。
从经济和技术两方面考虑，混合物中最好含有5%到30%重量的燃料颗粒。达到此量，燃料才能满足至少使耐火材料颗粒的表面熔化，所说的表面熔化是在混合物被有氧喷射的同时完成。
可以选择各种不同物料作为燃料，只要它们能快速氧化并放出大量热，最终形成耐火氧化物即可。硅颗粒、铝颗粒和/或镁颗粒都能形成耐火氧化物，它们可以形成密实、高粘接韧性的耐火材料，且该耐火材料中不含对抗热性不利的杂质。
本发明还涉及到一种含有分散碳颗粒的耐火材料，它是按前面所述的工艺制成的，也就是一种通过在氧气存在下喷射前面所述的混合物制得的含有分散碳颗粒的耐火材料。
现在让我们借助于以下实施例对本发明进行更具体的说明。
实施例1将耐火材料沉积到由镁-碳砖组成的转炉炉壁上，其中镁-碳砖的组成为MgO90%，C10%。把由耐火材料颗粒、燃料颗粒以及碳质颗粒组成的混合物喷射到这些砖的表面，其中的燃料颗粒能够放热氧化成耐火氧化物，其中的碳质颗粒不至被完全氧化。炉壁温度为900℃。混合物被用氧气体积含量为70%的气流，以500公斤/小时速率喷上去。该混合物的组成如下MgO 82%(重量)Si 4%Al 4%C 10%硅颗粒的平均粒径为10μm，比表面积为5000厘米2/克。铝颗粒的平均粒径为10μm，比表面积为8000厘米2/克。碳颗粒是通过球磨焦炭制得的，平均粒径为1.25毫米。当将混合物喷射到热壁上时，硅颗粒和铝颗粒发生燃烧，放出足够热量使氧化镁颗粒熔化，至少使表面熔化。MgO颗粒的平均粒径为1毫米。在喷射期间，焦炭颗粒和氧气发生表面化合，使剩下的未氧化碳核的平均粒径为200μm，它们被包藏在沉积于被处理表面的耐火材料中。所形成的耐火材料中大约含有3%的碳。该耐火物能牢固地粘附在炉壁上，既使炉壁在喷射之前还存在渣子也无关系。该耐火材料的组成和密实度使其能够抵抗熔融钢水的熔蚀和腐蚀。
用电极残渣磨制的碳颗粒代替焦炭颗粒，也能获得类似结果。
实施例2
重复实施例1的操作，但在喷射的混合物中添加附加硅颗粒，其目的在于保持元素态硅以生产含金属耐火材料。这些颗粒的粒径为35μm。由于这些颗粒在用于混合物之前已经进行过表面氧化，所以与氧气的反应能力被降低。这层围绕颗粒的氧化物外壳是通过在热氧气流化床上进行处理形成的。将这种混合物喷射到镁-碳砖组成的炉壁上所形成的密实的耐火材料，对于转炉热气、熔融钢水及炉渣具有良好的抗蚀能力。
在另一个略有变化的例子中，硅附加颗粒进入形成的耐火材料不是靠一层外壳来阻止它们被氧化，而是用粒径不小于100μm的颗粒替代。含有这种附加颗粒的混合物的使用效果与上面所描述的结果相似。
实施例3将一种由MgO耐火材料、硅和铝燃料以及碳组成的颗粒混合物喷射到一种由镁-碳质耐火材料构成的壁上，壁温为900℃。其中所说的混合物中的碳颗粒是由表面沉积了氧化铝层的碳核组成。用氧气体积占70%的气流进行喷射，喷射速率为100公斤/小时。混合物组成如下MgO 75%(重量)Si 4%Al 4%C 17%硅和铝的平均粒径和比表面积与例1相似。碳颗粒的平均粒径为1mm，氧化铝量按碳重量计为1%。碳颗粒表面的氧化物沉积是通过在真空中在颗粒上沉积金属铝，然后对金属层进行氧化的办法形成的。喷射到热耐火材料壁上的混合物形成了密实的耐火材料结块，该耐火结块粘附良好并且组成中含有10%以上的碳。
另一个替换例是，在上述工艺中，用具有氧化钛涂层的碳颗粒代替具有氧化铝涂层的碳颗粒。碳颗粒的氧化钛涂层的形成是通过将颗粒和液态有机正钛酸盐混合，然后在500℃沉积钛酸盐完成。此方法产生的结果与前面所述的完全一样。
实施例4在900℃温度下将一种耐火材料沉积到耐火壁上。该壁由含碳耐火材料构成。其组成中Al2O3占85%，C占15%。将一种由耐火材料颗粒，燃料颗粒和碳化合物颗粒组成的混合物喷到此壁表面，喷射速率为200公斤/小时，载气为含70%氧气(体积)的气体。混合物的特征如下Al2O370%(重量)Si 20%C 10%耐火材料颗粒的粒径范围为300μm-1mm，硅燃料颗粒的特征和例1中描述的相同。碳化合物颗粒的平均粒径不大于50μm，它是由磨碎的聚丙烯腈组成。在喷射过程中这些粒子被碳化，产生的碳包藏在粘附在热壁上的耐火材料中。按这种方法就可以制得极其密实、且对液态金属和它们的熔渣有较好抗熔蚀性的耐火材料。
另外，也可以用蔗糖粉、酚醛树脂、环氧树脂和聚甲基氯化物代替聚丙烯腈粉，得到的结果相同。在某些情况下，还可以通过在颗粒上涂以能自熄的聚合物涂层来延缓这些物料的碳化过程。
权利要求
1.一种在某表面上形成粘附耐火材料的方法，该方法是向某表面喷射一种由耐火材料颗粒和燃料组成的混合物和氧气，其中燃料和喷射的氧气发生放热反应，释放出的热量足以至少使耐火材料颗粒的表面熔化从而形成所说的耐火材料，其特征在于所喷射的混合物中含有作为燃料的细粉颗粒，该颗粒中至少有一种元素可被氧化成耐火氧化物，另外所喷射的混合物中还包含碳质颗粒，该颗粒的大小或组成能保证碳颗粒被包藏在所形成的耐火材料中。
2.按照权利要求
1所述的方法，其中所说的碳质颗粒包括聚合物颗粒。
3.按照权利要求
1或2所述的方法，其中所说的碳质颗粒的平匀粒径大于0.5mm。
4.按照权利要求
1或2中所述的方法，其中所说的碳质颗粒包括由覆盖了一层物料外壳的碳质物料核构成的颗粒，该外壳物料能阻止其核被氧化。
5.按照任意以上权利要求
所述的方法，其中所喷射的混合物中还含有一些附加颗粒，该颗粒中至少有一种元素能氧化生成耐火氧化物，这些附加颗粒的大小或组成能保证使这些元素的颗粒包藏在所形成的耐火材料中。
6.按照权利要求
5所述的方法，其中所说的附加颗粒至少包括硅、镁、锆和铝中的一种。
7.按照权利要求
5和6所述的方法，其中所说的附加颗粒包括由核和覆盖在核外的外壳物料所构成的颗粒，该颗粒的核至少含有一种可被氧化成耐火氧化物的元素，该颗粒的外壳物料能阻止其核的氧化。
8.按照权利要求
4或7所述的方法，其中所说的外壳物料包括一种和多种金属氧化物、氮化物或碳化物。
9.按照权利要求
8所述的方法，其中所述的金属氧化物、氮化物或碳化物是在真空下沉积的。
10.按照权利要求
8所述的方法，其中所说的金属氧化物、氮化物或碳化物可以通过将核物料颗粒与反应液相接触并不断加热使之沉积。
11.按照权利要求
9或10所述的方法，其中所说的核颗粒在沉积金属氧化物、氮化物或碳化物过程中保持移动状态。
12.按照权利要求
7所述的方法，其中所说的至少含有一种可被氧化成耐火氧化物元素的核颗粒可以通过在流化床中将颗粒暴露于热和氧气之中使其表面氧化形成氧化物外壳。
13.按照权利要求
8到11中的任意权利要求
所述的方法，其中所说的外壳包括一种或多种镁、铝、硅、钛、锆或铝的氧化物、氮化物或碳化物。
14.按照前面任意权利要求
所述的方法，其中氧气组份至少占喷射到某表面上的气体体积的60%。
15.一种颗粒混合物，它用于通过向表面喷射该混合物和氧气，在表面上形成粘附耐火材料的工艺方法中，所说的混合物包括耐火材料颗粒和燃料颗粒，该燃料颗粒能和氧气发生放热反应，放出的热量至少能使耐火材料颗粒表面熔化从而形成所说的耐火材料，其特征在于该混合物含有细碎的颗粒作为燃料，这些颗粒的平均粒径小于50μm，其中至少有一种能被氧化成耐火氧化物的元素，另外该混合物还含有碳质颗粒，该颗粒的大小或组成能保证这些碳质颗粒，当混合物在氧气存在下喷射到所说的表面上并且所处条件能使所说的燃料颗粒基本被完全氧化的情况下，不被完全氧化而被所形成的耐火材料包藏。
16.按照权利要求
15所述的一种混合物，其中所说的耐火材料颗粒至少主要是氧化镁颗粒。
17.按照权利要求
15或16所述的一种混合物，其中所说的碳质颗粒包括聚合物材料颗粒。
18.按照权利要求
15到17中任意权利要求
所述的一种混合物，其中所说的碳质颗粒的平均粒径大于0.5mm。
19.按照权利要求
15到17中任意权利要求
所述的一种混合物，其中所说的碳质颗粒包括由覆盖了一层物料外壳的碳质物料核构成的颗粒，该外壳物料在所说的条件下能阻止核的氧化。
20.按照权利要求
15到19中任意权利要求
所述的一种混合物，其中该混合物还含有一些附加颗粒，该颗粒中至少有一种元素能被氧化生成耐火氧化物，这些附加颗粒的大小或组成能保证它们，当混合物在氧气存在条件下喷射到所说的表面上并且所处条件能使所说的燃料颗粒基本被完全氧化而形成所说的粘附耐火材料的情况下，不完全氧化而是被所形成的耐火材料包藏。
21.按照权利要求
20所述的一种混合物，其中在附加颗粒中至少包括硅、镁、锆和铝之中的一种。
22.按照权利要求
20或21中所述的一种混合物，其中所说的附加颗粒包括一个至少由一种可氧化成耐火氧化物元素构成的核，核上覆盖了一层可在所说的条件下使该核免受氧化的物料外壳。
23.按照权利要求
19或22所述的一种混合物，其中所说的外壳的物料包括一种或多种的金属的氧化物、氮化物或碳化物。
24.按照权利要求
23所述的一种混合物，其中所说的外壳包括一种或多种的镁、铝、硅、钛、锆或铬的氧化物、氮化物或碳化物。
25.按照权利要求
19和22到24中任意权利要求
所述的一种混合物，其中所说的外壳物料占颗粒(包括外壳)重量的0.02%到2%。
26.按照权利要求
15到25中任意权利要求
所述的一种混合物，其中碳质颗粒和所说的附加颗粒(如果有的话)的总合为混合物重量的2%到50%。
27.按照权利要求
15到26中任意权利要求
所述的一种混合物，其中所说的燃料颗粒占混合物重量的5%到30%。
28.按照权利要求
15至27中任意权利要求
所述的一种混合物，其中所说的燃料颗粒是硅、铝和/或镁的颗粒。
29.一种含有分散碳颗粒的耐火材料，它是按照权利要求
1到14中任意权利要求
所述的方法形成的。
30.一种含有分散碳颗粒的耐火材料，它是在氧气存在下喷射一种按权利要求
15至28中任意权利要求
所述的混合物形成的。
专利摘要
一种在某表面形成粘附耐火材料的方法。该方法是将耐火材料颗粒和燃料的混合物与氧气一起喷射到某表面上，其中的燃料和氧气发生放热反应，所放出的热量至少足以使耐火材料颗粒表面熔化从而形成耐火材料，所喷射的混合物含有细碎的颗粒作为燃料，这些颗粒中至少有一种元素能氧化成耐火氧化物，该混合物中还含有碳质颗粒，这些颗粒的大小或组成能保证这些颗粒包藏在所形成的耐火材料中。
文档编号C04B35/01GK87103429SQ87103429
公开日1988年2月17日 申请日期1987年5月10日
发明者里昂-菲利浦·莫特, 比尔·罗宾, 比尔·拉罗什 申请人:格拉沃贝尔公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan