FR2511271A1 - METHOD AND APPARATUS FOR SPRAYING REFRACTORY MATERIAL INTO A FLAME FOR OVEN REPAIR - Google Patents

Abstract

The invention relates to a process and apparatus for the flame-spraying of refractory materials. The apparatus for the flame-spraying of a mixture of refractory and readily combustible metal particles contains a material store (2) which maintains the mixture in a state of complete or partial fluidisation. Devices (3, 4, 5) are also provided for taking along the mixture in a stream of a relatively inert gas, for example air. The mixture taken along is fed to a lance (14) where it is mixed with a sufficient quantity of oxygen for combustion. The apparatus is safe and simple, and leads to considerable advantages in the control of flame-spraying processes over the state of the art.

Description

La présente invention concerne un procédé et un appareil de réparation de blocs réfractaires et d'autres substrats, par exemple dans des fours et étuves. The present invention relates to a method and an apparatus for repairing refractory blocks and other substrates, for example in ovens and ovens.

Les revêtements réfractaires, par exemple formés de briques ou des revêtements de fours de carbonisation, notamment de fours à coke, ou de fours de traitement des métaux, de fours à poches, de fours pit et de chambres de combustion, sont soumis à une érosion ou une fissuration du fait de l'abrasion, des charges et des contraintes appliquées à une température très élevée. On sait depuis de nombreuses années qu'il est souhaitable de réparer les fours in situ. Il est important dans de nombreux cas que le four ne puisse pas se refroidir très au-dessous de la température de fonctionnement car des détériorations importantes apparaissent, provoquant souvent la perte totale du four. Refractory linings, for example made of bricks or linings of carbonization furnaces, in particular coke ovens, or metal treatment ovens, ladle furnaces, pit furnaces and combustion chambers, are subjected to erosion or cracking due to abrasion, loads and stresses applied at a very high temperature. We have known for many years that it is desirable to repair furnaces in situ. It is important in many cases that the oven cannot cool down much below the operating temperature as significant deterioration occurs, often causing the complete loss of the oven.

On a mis au point une technique de "pulvérisation-dans une flamme" destinée à résoudre ce problème et qui comprend la pulvérisation de particules réfractaires fondues ou frittées par une lance dans le four et sur la région de la paroi qui doit être réparée, la matière réfractaire s'accumulant alors.We have developed a technique of "spray-in a flame" intended to solve this problem and which comprises the spraying of refractory particles melted or sintered by a lance in the furnace and on the region of the wall which must be repaired, the refractory material then accumulates.

La première installation industrielle en Grande-Bretagne est sans doute une installation mettant en oeuvre le transport d'une poudre de silice dans de l'oxygène et la transmission, au bout d'une lance, d'acétylène constituant un combustible.The first industrial installation in Great Britain is undoubtedly an installation implementing the transport of a silica powder in oxygen and the transmission, at the end of a lance, of acetylene constituting a fuel.

Cette installation est très lente et il faut beaucoup de temps pour qu une quantité notable de réfractaire soit accumulée, et on peut noter que l'opération présente des ris-- ques considérables. Ces risques sont décrits plus en détail dans la suite du présent mémoire.This installation is very slow and it takes a long time for a significant amount of refractory to be accumulated, and it can be noted that the operation presents considerable risks. These risks are described in more detail later in this memo.

La littérature des brevets contient un certain nombre de propositions dont très peu, s'il y en a effectivement, ont atteint le stade d'exploitation industrielle ou même de mise en oeuvre. Le brevet britannique N 1 151 423 décrit des propositions d'eritralnernent d'un réfractaire en poudre dins un courant d'un tiaz corsbustible qui parurent alors à un brûleur dans lequel i est destiné à ;Z2ler avec un gaz oxydant. Ce brevet propose que la poudre réfractaire soit entrainée non dans un gaz comprimé mais dans un combustible liquide, avantageusement un fuel oil léger.Une autre proposition, bien qu'elle se rapporte essentiellement à un appareil, introduite dans le brevet britannique NO 991 046, concerne aussi le transport d'une matière réfractaire en poudre dans de l'oxygène et la transmission de propane constituant un gaz combustible. The patent literature contains a number of proposals, very few of which, if any, have reached the stage of industrial exploitation or even implementation. British Patent No. 1,151,423 describes proposals for the erection of a refractory powder in a stream of a corsible fuel which then appeared to a burner in which i is intended to Z2ler with an oxidizing gas. This patent proposes that the refractory powder is entrained not in a compressed gas but in a liquid fuel, advantageously a light fuel oil. Another proposal, although it essentially relates to an apparatus, introduced in the British patent NO 991 046, also relates to the transport of powdered refractory material in oxygen and the transmission of propane constituting a combustible gas.

Une attaque légèrement différente du problème, par rapport aux propositions antérieures, porte sur l'utilisation d'un élément métallique qui s'oxyde facilement pour la transmission de la totalité ou d'une partie de la chaleur nécessaire à la fusion de la poudre réfractaire. Le brevet des
Etats-Unis d'Amérique No 2 741 922 concerne la formation d'une masse d'un réfractaire mise en forme par oxydation d'un mélange d'un élément tel que le magnésium, l'aluminium ou le silicium, avec une charge réfractaire inerte telle que
MgO, A1203 ou SiO2. Les produits de la réaction de l'oxydation de ces éléments sont avantageusement eux-mêmes des oxydes réfractaires.Les brevets britanniques plus récents NO 1 330 894 et NO 1 330 895 concernent un procédé et un appareil de pulvérisation dans une flamme mettant en oeuvre des éléments facilement oxydables, ayant une très petite dimension granulaire moyenne (inférieure à 50 microns) et au moins une autre substance.Le mélange en poudre est de préférence transporté dans de l'air enrichi en oxygène ou de préférence dans de l'oxygène, jusqu'à une lance, et le mélange en poudre est enflammé après sa sortie de la lance.- Il est dit quton a constaté, après de nombreuses recherches expérimentales, que les éléments oxydables devaient avoir une dimension particulaire moyenne inférieure à 30 microns et de préférence inférieure à 10 microns de telles petites dimensions particulaires et les grandes surfaces spécifiques correspondantes favorisent une oxydation rapide et une libération de chaleur assurant la fusion ou la fusion superficielle de l'autre substance. I1 est dit que certains risques sont présentés et qu'il est préférable d'utiliser un appareil comprenant un dispositif automatique de sécurité destiné à établir des conditions de sécurité lorsqu'il existe un risque de retour de flamme.On a constaté maintenant que ce risque est très réel ; la vitesse de propagation de flamme dans un tel mélange avec de l'oxygène est bien supérieure à la vitesse normale du gaz, si bien que le retour de flamme est un danger toujours présent.En outre, la très faible dimension particulaire de l'élément oxydable, en plus de l'augmentation du risque de retour de flamme dû à la très grande surface, peut provoquer une inflammation très précoce par rapport à l'émission des particules à l'extrémité de la lance. Cette inflammation précoce provoque la formation du réfractaire sur le bout de la lance ou dans la lance et l'obturation du courant de gaz.Bien que ce procédé et cet appareil aient atteint une exploitation industrielle, on constate que la mise en oeuvre du procédé de réparation est interrompue fréquemment par des conditions de retour de flamme et par obturation de la lance, malgré l'utilisation d'équipes spécialisées et expérimentées d'opérateurs.A slightly different attack of the problem, compared to the previous proposals, relates to the use of a metallic element which oxidizes easily for the transmission of all or part of the heat necessary for the fusion of the refractory powder. . The patent of
United States of America No. 2,741,922 relates to the formation of a mass of a refractory formed by oxidation of a mixture of an element such as magnesium, aluminum or silicon, with a refractory charge inert such as
MgO, A1203 or SiO2. The products of the oxidation reaction of these elements are advantageously themselves refractory oxides. The more recent British patents NO 1,330,894 and NO 1,330,895 relate to a flame spraying process and apparatus employing easily oxidizable elements, having a very small average granular dimension (less than 50 microns) and at least one other substance.The powder mixture is preferably transported in oxygen-enriched air or preferably in oxygen, up to 'to a lance, and the powder mixture is ignited after it leaves the lance.- It is said that after a lot of experimental research, it has been found that the oxidizable elements must have an average particle size of less than 30 microns and preferably smaller than 10 microns, such small particle sizes and the corresponding large specific surfaces promote rapid oxidation and heat release ensuring the fusion or superficial fusion of the other substance. It is said that certain risks are presented and that it is preferable to use a device comprising an automatic safety device intended to establish safety conditions when there is a risk of flashback. We have now found that this risk is very real; the speed of flame propagation in such a mixture with oxygen is much higher than the normal speed of the gas, so that the flashback is always a danger. In addition, the very small particle size of the element oxidizable, in addition to the increased risk of flashback due to the very large surface, can cause ignition very early compared to the emission of particles at the end of the lance. This early ignition causes the formation of the refractory on the end of the lance or in the lance and the obturation of the gas stream. Although this process and this apparatus have reached an industrial exploitation, it is noted that the implementation of the process of repair is frequently interrupted by flashback conditions and by sealing the lance, despite the use of specialized and experienced teams of operators.

L'invention concerne un procédé et un appareil qui ne présentent pas les inconvénients précités. Ainsi, l'invention concerne un procédé de pulvérisation à la flamme d'une matière réfractaire, ce procédé comprenant la conservation, dans une réserve, d'un mélange d'un oxyde réfractaire finement divisé et d'un ou plusieurs éléments finement divisés sous forme de métaux ou de métalloides, pouvant facilement brûler sous forme d'oxydes réfractaires, en état de fluidisatior partielle ou totale par un gaz relativement inerte, le dosage du mélange dans un véhicule qazeux relativement inerte par entraînement du mélange dans un jet du véhicule gazeux, la transmission du mélange résultant dispersé dans le véhicule gazeux à une lance, et la transmission d'une quantité suffi- sante d'oxygène à la lance à proximité d'une sortie du mélange pour que les éléments de celui-ci puissent brûler. The invention relates to a method and an apparatus which do not have the aforementioned drawbacks. Thus, the invention relates to a flame spraying process of a refractory material, this process comprising the conservation, in a reserve, of a mixture of a finely divided refractory oxide and of one or more finely divided elements under form of metals or metalloids, which can easily burn in the form of refractory oxides, in partial or total fluidization state by a relatively inert gas, the metering of the mixture in a relatively inert qazous vehicle by entrainment of the mixture in a jet of the gaseous vehicle , the transmission of the resulting mixture dispersed in the gas vehicle to a lance, and the transmission of a sufficient quantity of oxygen to the lance near an outlet of the mixture for the elements of the latter to be able to burn.

L'invention concerne aussi un appareil de pulvérisa- tion à la flamme d'une matière réfractaire, comprenant une réserve de matière, un dispositif de fluidisation partielle ou totale de la matière dans la réserve, un dispositif de dosage de la matière provenant de la réserve par entraînement dans un jet d'un véhicule gazeux relativement inerte, un dispositif de transport du mélange résultant vers une lance, et un dispositif d'alimentation de la lance avec de l'oxygène à proximité d'une sortie de la matière dans le véhicule gazeux. The invention also relates to an apparatus for spraying a refractory material with a flame, comprising a reserve of material, a device for partial or total fluidization of the material in the reserve, a device for metering the material from the reserve by entrainment in a jet of a relatively inert gaseous vehicle, a device for transporting the resulting mixture to a lance, and a device for supplying the lance with oxygen near an outlet of the material in the gas vehicle.

Le jet de véhicule gazeux peut être projeté entre les tuyauteries d'entrée et de sortie alignées axialement, placées dans la réserve de matière, et elles sont de préférence montées au-dessus de la base de la réserve et sont placées de préférence pratiquement au centre dans la réserve. The jet of gaseous vehicle can be projected between the axially aligned inlet and outlet pipes, placed in the reserve of material, and they are preferably mounted above the base of the reserve and are preferably placed practically in the center. in the reserve.

I1 est particulièrement avantageux que l'espace séparant les tuyauteries d'entrée et de sortie soit réglable afin que le prélèvement de matière dans le véhicule gazeux varie avec les critères fixés par l'opérateur de l'appareillage. D'autres arrangements destinés à la formation du jet peuvent cependant être utilisés, et ils comprennent en particulier un dispositif à venturi dans lequel la matière est transmise en un ou plusieurs points, perpendiculairement au jet. Un tel dispositif à venturi peut être monté à l'extérieur de la réserve. It is particularly advantageous that the space separating the inlet and outlet pipes is adjustable so that the removal of material from the gaseous vehicle varies with the criteria set by the operator of the apparatus. Other arrangements intended for forming the jet may however be used, and they include in particular a venturi device in which the material is transmitted at one or more points, perpendicular to the jet. Such a venturi device can be mounted outside the reserve.

Bien que la matière, transportée dans le véhicule gazeux relativement inerte, puisse être transmise directement à la lance, il peut être avantageux de mélanger le mélange de matière et de gaz à un gaz relativement inerte d'une seconde réserve avant sa transmission à la lance. Although the material, transported in the relatively inert gaseous vehicle, can be transmitted directly to the lance, it may be advantageous to mix the mixture of material and gas with a relatively inert gas of a second reserve before its transmission to the lance .

Le mélange d'un ou plusieurs oxydes réfractaires et d'un ou plusieurs éléments sous forme d'un métal ou d'un métalloïde est de préférence tel que la composition chimique, après oxydation, est pratiquement identique à celle des briques réfractaires, du revêtement de four, du bloc réfractaire, etc. The mixture of one or more refractory oxides and one or more elements in the form of a metal or a metalloid is preferably such that the chemical composition, after oxidation, is practically identical to that of the refractory bricks, of the coating. oven, refractory block, etc.

qui est en cours de réparation. Suivant l'utilisation du réfractaire, on constate que les oxydes réfractaires peuvent être compris dans une plage considérable, allant des briques, blocs ou revêtements acides aux briques, blocs ou revêtements basiques. Les réfractaires normalement utilisés sont essentiellement constitués de silice, d'alumine ou de magnésie, avec de plus petites quantités d'autres oxydes réfractaires tels que ZrSiü4 et ZrO2 ou des oxydes complexes tels que les spinelles. which is being repaired. According to the use of the refractory, it is noted that the refractory oxides can be included in a considerable range, going from bricks, blocks or acid coatings to bricks, blocks or basic coatings. The refractories normally used consist essentially of silica, alumina or magnesia, with smaller amounts of other refractory oxides such as ZrSiü4 and ZrO2 or complex oxides such as spinels.

L'analyse de la matière qui doit être réparée est relativement simple, de même que l'établissement empirique de la proportion d'élément oxydable nécessaire à l'obtention d'une pulvérisation satisfaisante à la flamme et d'une composition finale identique. Le mélange peut contenir une petite quantité d'autres ingrédients lorsqu'ils sont souhaitables dans des buts particuliers, et il peut par exemple contenir des particules destinées à donner une matière ayant une résistance élevée à l'abrasion et/ou une conductibilité thermique élevée. D'autre part, on constate en pratique cependant que la réparation bien qu'elle ait la même composition chimique que la brique, etc., à laquelle elle est soudée, a des caractéristiques physiques différentes et résiste habituellement mieux à l'usure ou est en général plus tenace que le réfractaire initial.The analysis of the material to be repaired is relatively simple, as is the empirical establishment of the proportion of oxidizable element necessary to obtain a satisfactory flame spray and an identical final composition. The mixture can contain a small amount of other ingredients when they are desirable for particular purposes, and it can for example contain particles intended to give a material having a high abrasion resistance and / or a high thermal conductivity. On the other hand, it is found in practice, however, that the repair, although it has the same chemical composition as brick, etc., to which it is welded, has different physical characteristics and is usually more resistant to wear or is generally more tenacious than the initial refractory.

Une source commode d'oxyde réfractaire est une brique réfractaire ou un réfractaire broyé ayant la même composition que le réfractaire qui doit être réparé. Par exemple, dans les fours de carbonisation, on utilise des briques réfractaires siliceuses ou semi-siliceuses. Cette matière est en général disponible à l'installation ou à l'emplacement auquel la réparation est voulue. Le silicium, l'aluminium et le magnésium en poudre sont disponibles dans le commerce avec diverses dimensions particulaires nominales. En général, la dimension particulaire du mélange n'est pas primordiale, mais il est avantageux d'utiliser l'élément oxydable avec une dimension inférieure à 152 microns ; non seulement le prix est réduit mais encore la libération plus faible de chaleur par les particules plus grosses est supposée contribuer à la réduction du problème de l'obstruction du bout de la lance. A convenient source of refractory oxide is a refractory brick or crushed refractory having the same composition as the refractory that is to be repaired. For example, in carbonization furnaces, siliceous or semi-siliceous refractory bricks are used. This material is generally available at the installation or location where the repair is desired. Powdered silicon, aluminum and magnesium are commercially available in various nominal particle sizes. In general, the particle size of the mixture is not essential, but it is advantageous to use the oxidizable element with a size less than 152 microns; not only is the price reduced, but the lower release of heat from the larger particles is believed to help reduce the problem of clogging the tip of the lance.

Lors de l'utilisation de silicium et d'aluminium en poudre, une dimension particulaire convenable est inférieure à 0,152 mm, et l'oxyde réfractaire a avantageusement une dimension particulaire plus grande que celle de l'élément, par exemple une dimension inférieure à 0,8 mm, bien que des dimensions particulaires plus grosses puissent titre aussi utilisées, surtout lorsque cette dimension correspor,d mieux à la dimension des fissurons pt aux propriétés ptlisi es du réi,rae,aire à réparer. When using silicon and aluminum powder, a suitable particle size is less than 0.152 mm, and the refractory oxide advantageously has a particle size larger than that of the element, for example a dimension less than 0 , 8 mm, although larger particle dimensions may also be used, especially when this dimension corresponds, better still with the dimension of the cracks pt with the properties ptlisi es of the rei, rae, area to be repaired.

Bien que le résultat d'expériences effectuées dans le cadre de l'invention montre que le mélange du réfractaire et d'un ou plusieurs éléments oxydables ne brûle pas dans de l'air, on peut obtenir une plus grande sécurité et une plus grande fiabilité par utilisation d'un gaz plus inerte, selon l'invention, pour le transport de la matière. Des gaz relativement inertes qui conviennent sont notamment l'azote, l'hélium, l'anhydride carbonique, l'air dépourvu d'oxygène, l'air et leurs mélanges.Lorsqu'un tel gaz relativement inerte est utilisé pour la fluidisation partielle ou totale de la matière de la réserve, le risque d'explosion en présence de poussière est faible malgr-é la réactivité de particules du métal ou du métallolde. Une fluidisation globale n'est pas nécessaire pour l'obtention d'une alimentation et d'un dosage avantageux de la matière pourvu que le courant de gaz dans la matière soit suffisant pour que le déplacement de la matière soit facilité. Although the result of experiments carried out within the framework of the invention shows that the mixture of the refractory and one or more oxidizable elements does not burn in air, it is possible to obtain greater safety and greater reliability by using a more inert gas, according to the invention, for transporting the material. Relatively inert gases which are suitable include nitrogen, helium, carbon dioxide, oxygen-free air, air and their mixtures. When such a relatively inert gas is used for partial fluidization or total of the reserve material, the risk of explosion in the presence of dust is low despite the reactivity of particles of metal or metallold. An overall fluidization is not necessary for obtaining an advantageous supply and metering of the material provided that the gas flow in the material is sufficient for the movement of the material to be facilitated.

L'utilisation d'une première réserve de gaz relativement inerte pour le dosage de la matière et d'une seconde réserve de gaz relativement inerte pour une dispersion plus importante de la matière et son transport vers la lance donne d'excellentes propriétés de réglage et de souplesse à la mise en oeuvre du procédé de l'invention. En particulier, elle facilite l'établissement de la flamme de combustion au niveau de la lance avec un débit relativement faible de matière, ce débit pouvant être accru à une valeur convenant à la réparation du substrat. Elle facilite aussi le transport des particules relativement grosses. The use of a first relatively inert gas reserve for metering the material and a second relatively inert gas reserve for a greater dispersion of the material and its transport to the lance gives excellent adjustment properties and flexibility in implementing the method of the invention. In particular, it facilitates the establishment of the combustion flame at the lance with a relatively low flow of material, this flow being able to be increased to a value suitable for repairing the substrate. It also facilitates the transport of relatively large particles.

La quantité de mélange transporté dans le gaz relativement inerte est par exemple de l'ordre de 0,1 kg pour 50 1 de gaz à la pression de travail, et un débit d'environ 0,1 kg par minute est représentatif, ce débit étant commode pour la réparation des fours de carbonisation par exemple, mais des débits plus élevés peuvent être utilisés bien que le réglage de la mise en place du mélange par l'opérateur puisse en être affecté de façon nuisible. The quantity of mixture transported in the relatively inert gas is for example of the order of 0.1 kg per 50 1 of gas at working pressure, and a flow rate of approximately 0.1 kg per minute is representative, this flow rate being convenient for the repair of carbonization ovens for example, but higher flow rates can be used although the adjustment of the positioning of the mixture by the operator may be adversely affected.

Les gaz utilisés peuvent être transmis par des bouteilles ou des réservoirs sous pression ou par des canalisations ; par exemple une canalisation d'air comprimé peut être utilisée pourvu que l'air soit suffisamment sec pour qu'il ne pose pas de problème d'agglomération dans la réserve de matière ou à d'autres endroits dans l'appareil. The gases used can be transmitted by cylinders or pressure tanks or by pipes; for example, a compressed air line can be used provided that the air is dry enough so that it does not pose a problem of agglomeration in the reserve of material or in other places in the apparatus.

La quantité d'oxygène transmise pour la quantité avantageuse de mélange dans le gaz indiquée précédemment correspond à un rapport d'oxygène total du véhicule gazeux d'environ 2/1, suivant la température de la zone de la réparation. The quantity of oxygen transmitted for the advantageous quantity of mixture in the gas indicated above corresponds to a total oxygen ratio of the gaseous vehicle of approximately 2/1, depending on the temperature of the area of the repair.

L'utilisation d'oxygène pur n'est pas indispensable cependant pourvu qu'une quantité suffisante d'oxygène soit transmise pour que la combustion continue des éléments soit entretenue.The use of pure oxygen is not essential however provided that a sufficient quantity of oxygen is transmitted so that the continuous combustion of the elements is maintained.

De préférence, la tuyauterie d'alimentation d'oxygène est raccordée à un distributeur annulaire placé autour du premier tube d'alimentation, Si bien que la matière disper sée dans le premier courant gazeux sort de la lance en formant un "rideau"d'oxygene enveloppant. D'autres configurations de courant gazeux peuvent cependant être utilisées, et il peut être avantageux de provoquer un tourbillon de gaz. Preferably, the oxygen supply pipe is connected to an annular distributor placed around the first supply tube, so that the material dispersed in the first gas stream leaves the lance by forming a "curtain" of enveloping oxygen. Other gas stream configurations may however be used, and it may be advantageous to cause a gas vortex.

Par raison de sécurité, lors de la manipulation d'oxygène, il est avantageux que tous les tubes métalliques des raccords qui sont au contact de l'oxygène ou d'un gaz riche en oxygène ne soient pas formés d'acier doux mais soient formés de laiton, d'acier inoxydable ou de cuivre dépourvu d'arsenic. For safety reasons, when handling oxygen, it is advantageous that all the metal tubes of the fittings which are in contact with oxygen or an oxygen-rich gas are not formed from mild steel but are formed of brass, stainless steel or copper without arsenic.

Le jet ou la pulvérisation provenant de la lance, correspondant à une composition convenable du mélange et à des débits convenables de véhicule gazeux et d'oxygène, peut être facilement enflammé par contact avec la paroi chaude du four ou avec une flamme. Le jet ou la pulvérisation est immédiatement transformé en une pulvérisation de matière réfractaire dans une flamme et le contact de la pulvérisation et de régions érodées ou de fissures du four provoque la fusion et l'accumulation de particules fondues ou frittées qui sont projetées. Une liaison très robuste se forme entre la paroi du four et la matière réfractaire qui s'accumule. La pulvérisation dans la flamme est de préférence lentement déplacée sur la zone à réparer afin d'éviter un affaissement du fait d'une accumulation localisée trop importante de la matière réfractaire. The jet or spray coming from the lance, corresponding to a suitable composition of the mixture and to suitable flow rates of gaseous vehicle and of oxygen, can be easily ignited by contact with the hot wall of the furnace or with a flame. The jet or spray is immediately transformed into a spray of refractory material in a flame and contact of the spray with eroded regions or cracks in the furnace causes the melting and accumulation of molten or sintered particles which are projected. A very robust bond is formed between the wall of the furnace and the refractory material which accumulates. The spraying in the flame is preferably slowly moved over the area to be repaired in order to avoid sagging due to an excessive localized accumulation of the refractory material.

On constate que la combustion du mélange ne commence pas avant une certaine distance du bout de la lance, lorsnue le mélange et l'oxygène sont suffisamment mélangés. De cette manière, tout encrassement important du bout de la lance par accumulation de réfractaire est évité, et l'opération peut être facilement réalisée de manière continue. It is noted that the combustion of the mixture does not begin before a certain distance from the end of the lance, when the mixture and the oxygen are sufficiently mixed. In this way, any significant fouling of the end of the lance by accumulation of refractory material is avoided, and the operation can be easily carried out continuously.

Il faut noter que, lorsque la lance est utilisée pendant un long temps dans des conditions de température élevée, par exemple à grande distance dans un four de carbonisation, il est avantageux de refroidir la lance. L'opération peut être réalisée par circulation d'eau dans des tubes ou serpentins qui sont en contact thermique avec les tubes d'alimentation ou par refroidissement par circulation forcée d'air ou de gaz. It should be noted that when the lance is used for a long time under conditions of high temperature, for example at a long distance in a carbonization oven, it is advantageous to cool the lance. The operation can be carried out by circulation of water in tubes or coils which are in thermal contact with the supply tubes or by cooling by forced circulation of air or gas.

D'autres caractéristiques et avantages de 1' inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre faite en référence au dessin annexé sur lequel la figure unique est un schéma d'un appareil selon l'invention. Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows, given with reference to the appended drawing in which the single figure is a diagram of an apparatus according to the invention.

Une charge d'une poudre de soudage 1 est conservée dans une réserve 2 de matière qui doit être facilement ouverte afin qu'elle soit rechargée en poudre. A proximité mais à distance de la base sont disposées des canalisations 3 et 4 d'entrée et de sortie d'azote comprimé, ces canalisations étant alignées axialement et délimitant un espace 5 entre leurs extrémités. Cet espace peut avoir une longueur réglée sous la commande d'un dispositif mécanique simple monté à l'extérieur du récipient, si bien que le débit de la poudre de fusion en suspension dans un gaz, dans la canalisation de sortie, peut être réglé par un opérateur. A load of welding powder 1 is kept in a reserve 2 of material which must be easily opened so that it is recharged into powder. Near but at a distance from the base are arranged compressed nitrogen inlet and outlet pipes 3 and 4, these pipes being axially aligned and delimiting a space 5 between their ends. This space can have a length adjusted under the control of a simple mechanical device mounted outside the container, so that the flow rate of the fusion powder suspended in a gas, in the outlet pipe, can be regulated by an operator.

Des bouteilles d'azote oomprimé 6 et d'oxygène comprimé 7, avantageusement montées sur un support portatif qui peut être utilisé ou non aussi comme support de la réserve de matière, assurent l'alimentation par l'intermédiaire de détendeurs 8 et de débitmètres tels que des rotamètres 9, par des canalisations 10 et Il d'azote et d'oxygène. Les deux canalisations comportent des soupapes 12 et 13 à proximité de la lance qui est repérée par la référence 14, si bien que l'opérateur de la lance peut assurer un réglage pratiquement total des débits d'alimentation de gaz. La canalisation d'oxygène alimente directement une chambre manuelle 15 de mélange qui fait partie de la lance.Une partie de -l'azote transmis est prélevée et parvient à une chambre 16 placée sous la réserve 2, l'azote passant dans un grand nombre d'ouvertures formées dans la base afin que la charge 1 soit partiellement fluidisée. Le jet d'azote prélève une quantité réglée de poudre de soudage et l'entraîne, sous forme dispersée, par la canalisation 4 de sortie vers la chambre 15 de mélange. Une lance 17 est montée de façon amovible sur la chambre de mélange et elle peut être choisie en fonction du travail qui doit être réalisé ainsi que de l'accessibilité de l'emplacement à réparer dans le four, la poche ou analogues. Bottles of compressed nitrogen 6 and compressed oxygen 7, advantageously mounted on a portable support which may or may not also be used as support for the reserve of material, ensure the supply by means of regulators 8 and flowmeters such as rotameters 9, by pipes 10 and 11 of nitrogen and oxygen. The two pipes include valves 12 and 13 near the lance which is identified by the reference 14, so that the operator of the lance can ensure a practically total adjustment of the gas supply flow rates. The oxygen pipe directly feeds a manual mixing chamber 15 which is part of the lance. Part of the transmitted nitrogen is withdrawn and reaches a chamber 16 placed under reserve 2, the nitrogen passing in large numbers openings formed in the base so that the load 1 is partially fluidized. The nitrogen jet takes a regulated quantity of welding powder and carries it, in dispersed form, through the outlet pipe 4 to the mixing chamber 15. A lance 17 is removably mounted on the mixing chamber and it can be chosen according to the work which must be carried out as well as the accessibility of the location to be repaired in the oven, the bag or the like.

On constate au cours d'essais pratiques de réparation de substrats à température élevée et faible (autour de 6000C) qu'un opérateur peut exécuter les réparations après un entraînement de quelques minutes seulement. Lorsque les détendeurs 8 sont fermés, le réglage de la soupape 12 de la canalisation d'azote fait varier le débit de distribution de poudre parvenant à la chambre 15 de mélange. Le réglage ultérieur de la soupape 13 de canalisation d'oxygène permet à l'opérateur d'optimiser le comportement de la combustion de la poudre au cours de l'opération de pulvérisation dans une flamme. Les rotamètres 9 indiquent les débits d'azote et d'oxygène à l'opérateur afin qu'il puisse contrôler l'opération. Les rotamètres sont évidemment choisis afin qu'ils donnent une indication nette des débits compris vers le milieu de la plage et qui conviennent en général, bien que les débits d'azote et d'oxygène ne soient évidement pas les mêmes. Une caractéristique importante du fonctionnement et de l'emplace- ment de soupapes est que, en cas d'urgence ou lorsqu ' un inci dent est prévu, 'opérateur p e t i -el-- romor e immédiatement
1 opelation. It has been observed during practical tests for repairing substrates at high and low temperatures (around 6000C) that an operator can carry out the repairs after training for only a few minutes. When the regulators 8 are closed, the adjustment of the valve 12 of the nitrogen pipe varies the powder delivery rate reaching the mixing chamber 15. The subsequent adjustment of the oxygen pipe valve 13 allows the operator to optimize the behavior of the combustion of the powder during the spraying operation in a flame. The rotameters 9 indicate the nitrogen and oxygen flow rates to the operator so that he can control the operation. The rotameters are obviously chosen so that they give a clear indication of the flow rates understood towards the middle of the range and which are generally suitable, although the flow rates of nitrogen and oxygen are obviously not the same. An important feature of valve operation and location is that, in an emergency or when an incident is anticipated, the small operator will immediately
1 opelation.

Dans un exemple de réparation d'une paroi de briques réfractaires semi-siliceuses fissurées ou érodées dans une chambre de four, la poudre de soudage contient 9 ,0é en poids d'aluminium, 31 eé en poids de silicium et 60 eé de brique réfractaire semi-siliceuse concassée. Les éléments métalliques sont broyés de manière que 10 eé passent par un tamis à orifices de dimension inférieure à 0,152 mm et que la brique réfractaire ait une dimension particulaire inférieure à 0,8 mm. La réactivité de la poudre peut être modifiée par variation de la proportion de matière semi-siliceuse dans le mélange.Une autre poudre convenable de soudage contient 12 ,tÓ de silicium, 4 % d'aluminium et 84 ecó de silice. In an example of repairing a wall of cracked or eroded semi-siliceous refractory bricks in an oven chamber, the welding powder contains 9.0% by weight of aluminum, 31th by weight of silicon and 60th by weight of refractory brick semi-siliceous crushed. The metallic elements are ground so that 10 ee pass through a sieve with orifices of dimension less than 0.152 mm and that the refractory brick has a particle size less than 0.8 mm. The reactivity of the powder can be modified by varying the proportion of semi-siliceous material in the mixture. Another suitable welding powder contains 12, t of silicon, 4% of aluminum and 84 of silica.

Dans un mode de réalisation de l'invention, l'espace séparant les tuyauteries d'entrée et de sortie est réglé à 6,4 mm, et la soupape de réglage d'alimentation est réglée afin qu'elle donne un débit d'azote d'environ 50 1/min à une pression manométrique d'entrée de 1,035 bar. L'alimentation en oxygène est alors réglée afin que le débit soit de 100 1/min à une pression manométrique de 1,104 bar, c' est-à- dire une pression légèrement positive par rapport à celle de l'azote. Dans ces conditions, le débit de distribution de poudre est de l'ordre de 100 à 120 g/min pour une capacité de trémie de 5 kg, et le temps de soudage réel en cours de fonctionnement est de 1 heure.La pulvérisation de poudre provenant de la lance est enflammée par contact avec une paroi chaude (8000C) dans le four de carbonisation et forme une pulvérisation dans une flamme qui, lorsqu'elle est dirigée sur la zone désignée, dépose une matière solide vitreuse qui est liée chimiquement à sa surface. In one embodiment of the invention, the space separating the inlet and outlet pipes is adjusted to 6.4 mm, and the supply adjustment valve is adjusted so that it gives a flow of nitrogen. about 50 l / min at an inlet pressure of 1.035 bar. The oxygen supply is then adjusted so that the flow rate is 100 l / min at a gauge pressure of 1.104 bar, that is to say a slightly positive pressure relative to that of nitrogen. Under these conditions, the powder delivery rate is of the order of 100 to 120 g / min for a hopper capacity of 5 kg, and the actual welding time during operation is 1 hour. from the lance is ignited by contact with a hot wall (8000C) in the carbonization oven and forms a spray in a flame which, when it is directed on the designated area, deposits a vitreous solid which is chemically linked to its area.

L'appareil selon l'invention est relativement simple et fiable et il ne nécessite pas des opérateurs qualifiés ou des opérations d'entretien élaborées, et en particulier, il est de fonctionnement sûr. Des ensembles très portatifs peuvent être réalisés à un coût relativement faible, si bien que des emplacements séparés peuvent comprendre leurs propres ensembles de réparation de défauts avant une dégradation plus importante. Il s'agit d'une différence très importante avec le principal procédé industriel de pulvérisation à la flamme qui nécessite une équipe d'opérateurs expérimentés. Ce procédé connu impose des précautions importantes et de nombreuses mesures de sécurité car la poudre de soudage est transportée dans l'oxygène.En outre, étant donné le coût de la mise en oeuvre de ce procédé connu, on laisse habituellement un certain nombre de défauts s'accumuler avant que les réparations nécessaires soient effectuées. The device according to the invention is relatively simple and reliable and it does not require qualified operators or elaborate maintenance operations, and in particular, it is safe to operate. Very portable assemblies can be made at relatively low cost, so that separate locations can include their own defect repair assemblies before further degradation. This is a very important difference from the main industrial flame spraying process which requires a team of experienced operators. This known method requires important precautions and numerous safety measures because the welding powder is transported in oxygen. In addition, given the cost of implementing this known method, a certain number of defects are usually left accumulate before necessary repairs are made.

Par rapport à l'appareil connu, l'appareil selon l'invention constitue un équipement mécaniquement simple qui alimente de manière fiable la lance sans provoquer une ségrégation granulométrique ou par secouage des particules transmises. En outre, un seul opérateur peut commander tous les paramètres nécessaires à un travail satisfaisant de réparation. Cette caractéristique montre aussi que le seul opérateur peut facilement régler tous les paramètres nécessaires à un fonctionnement sûr et ne doit pas se fier pour cela à une communication avec un autre opérateur. Les réparations peuvent être réalisées avec l'appareil et le procédé selon l'invention sur des substrats froids lorsque la pulvérisation de matière est enflammée par exemple avec une flamme séparée.  Compared to the known device, the device according to the invention constitutes mechanically simple equipment which reliably supplies the lance without causing particle size segregation or by shaking the particles transmitted. In addition, a single operator can control all the parameters necessary for a satisfactory repair job. This characteristic also shows that the only operator can easily adjust all the parameters necessary for safe operation and should not rely on this for communication with another operator. The repairs can be carried out with the apparatus and the method according to the invention on cold substrates when the spray of material is ignited, for example with a separate flame.

Claims (11)

REVENDICATIONS 1. Procédé de pulvérisation à la flamme d'une matière réfractaire par combustion d'éléments finement divisés sous forme de métaux ou de métalloldes, mélangés à un oxyde réfractaire finement divisé, caractérisé en ce que le mélange est maintenu sous forme fluidisée totalement ou partiellement par un gaz relativement inerte dans une réserve de matière (2), le mélange est dosé dans un véhicule gazeux relativement inerte par entraînement dans un jet de gaz, le mélange entraîné est transmis à une lance (14), et une quantité suffisante d'oxygène transmise à la lance (14) près d'une sortie du mélange pour que les éléments puissent brûler. 1. A method of spraying a refractory material with a flame by combustion of finely divided elements in the form of metals or metallold, mixed with a finely divided refractory oxide, characterized in that the mixture is maintained in fluidized form totally or partially by a relatively inert gas in a reserve of material (2), the mixture is metered in a relatively inert gaseous vehicle by entrainment in a gas jet, the entrained mixture is transmitted to a lance (14), and a sufficient quantity of oxygen transmitted to the lance (14) near an outlet of the mixture so that the elements can burn. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le jet de véhicule gazeux est projeté entre des tuyauteries d'entrée et de sortie (3, 4) alignées axialement et placées dans la réserve de matière (2). 2. Method according to claim 1, characterized in that the jet of gaseous vehicle is projected between inlet and outlet pipes (3, 4) axially aligned and placed in the material reserve (2). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le prélèvement de mélange est modifié par réglage de l'espace séparant les tuyauteries d'entrée et de sortie (3, 4). 3. Method according to claim 2, characterized in that the mixture sampling is modified by adjusting the space separating the inlet and outlet pipes (3, 4). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la quantité de mélange entraînée est d'environ 0,1 kg pour 50 1 de véhicule gazeux. 4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the quantity of mixture entrained is approximately 0.1 kg per 50 1 of gaseous vehicle. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le débit de mélange est d'environ 0,1 kg par minute. 5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the mixing flow rate is approximately 0.1 kg per minute. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le véhicule gazeux est choisi dans le groupe qui comprend l'azote, l'hélium, l'anhydride carbonique, l'air dépourvu d'oxygène, l'air et leurs mélanges. 6. Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the gaseous vehicle is chosen from the group which comprises nitrogen, helium, carbon dioxide, air devoid of oxygen, l and their mixtures. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le véhicule gazeux est l'air, et l'oxygène est transmis afin qu'il entretienne la combustion pour un rapport volumique d'environ 2/1 d'oxygène à l'air. 7. Method according to claim 6, characterized in that the gaseous vehicle is air, and oxygen is transmitted so that it maintains combustion for a volume ratio of about 2/1 of oxygen to air . 8. Appareil de pulvérisation d'une matière réfractaire à la flamme à l'aide d'une lance, caractérisé en ce qu'il comprend une réserve de matière (2), un dispositif (16) destine à assurer une fluidisation totale ou partielle de la matière dans la réserve, un dispositif (3, 4) de dosage de la matière de la réserve par entraînement dans un jet d'un véhicule gazeux relativement inerte, un dispositif de transport de la matière entraînée vers la lance (14), et un dispositif (13) destiné à transmettre l'oxygène près de la sortie de la lance. 8. Apparatus for spraying a refractory material with a flame using a lance, characterized in that it comprises a reserve of material (2), a device (16) intended to ensure total or partial fluidization of material in the reserve, a device (3, 4) for metering the material of the reserve by entrainment in a jet of a relatively inert gaseous vehicle, a device for transporting the entrained material towards the lance (14), and a device (13) for transmitting oxygen near the outlet of the lance. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le jet de véhicule gazeux est projeté entre des tuyauteries d'entrée et de sortie (3, 4) qui sont alignées axialement dans la réserve de matière (2). 9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the jet of gaseous vehicle is projected between inlet and outlet pipes (3, 4) which are axially aligned in the material reserve (2). 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'espace séparant- les tuyauteries d'entrée et de sortie (3, 4) peut être réglé afin que le prélèvement de la matière dans le véhicule gazeux varie. 10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the space separ- ing the inlet and outlet pipes (3, 4) can be adjusted so that the withdrawal of the material in the gaseous vehicle varies. 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le gaz utilisé pour la fluidisation et le gaz utilisé pour l'entraînement sont réglables séparément.  11. Apparatus according to any one of claims 8 to 10, characterized in that the gas used for fluidization and the gas used for the drive are adjustable separately.