噴槍壽命長(zhǎng)短直接影響鐵水脫硫效果，影響鐵水脫硫成本，如噴槍壽命短，將對(duì)生產(chǎn)組織造成一定的困難，所以在鐵水脫硫中，噴槍壽命是一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。骨料和粉料的合理配比，超微粉的選用和搭配，減水劑的適量使用可以有效地提高脫硫噴槍抗壓、抗折和抗熱震性。從而可以有效地增加其有效的使用次數(shù)，增強(qiáng)噴槍的壽命。通過(guò)對(duì)脫硫槍澆注料的骨料粉料比、臨界粒度、微粉加入量進(jìn)行調(diào)整，可以生產(chǎn)出施工性能優(yōu)良的脫硫槍用剛玉質(zhì)耐火澆注料。
實(shí)驗(yàn)
原料的配比
根據(jù)剛玉質(zhì)耐火澆注料的設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)2組配比方案。
表1澆注料原料配比
實(shí)驗(yàn)的工藝和方法
將上述不同粒徑的原料按照一定比例配料混合均勻。再加水?dāng)嚢? min，加水量以達(dá)到成型要求流動(dòng)度為標(biāo)準(zhǔn)。將攪拌好的的混合物加入40 mm ×40mm ×160 mm的三聯(lián)模內(nèi)，在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)成型。制備好的試樣在室溫下放置24 h。脫模后經(jīng)110℃干燥24 h。然后，試樣在800℃、1350℃保溫3 h燒成。噴槍工作前預(yù)熱烘烤溫度為500- 600℃實(shí)際工作時(shí)鐵水溫度為1350- 1400℃。由于在實(shí)驗(yàn)室中模擬噴槍的實(shí)際工作環(huán)境比較困難，因而本實(shí)驗(yàn)分別設(shè)計(jì)了澆注料試樣在1 350℃燒后進(jìn)行水冷熱震試驗(yàn)。將燒成后的試樣冷卻至室溫后，放入到已升溫至1 350℃并保溫20min的熱震爐中。保持20 min后，立即從爐中取出試樣浸入流動(dòng)的冷水中(10- 30℃)，保持3min。如此反復(fù)急冷急熱直至試塊破損為止。按照國(guó)標(biāo)規(guī)定的測(cè)試方法測(cè)定剛玉質(zhì)耐火澆注料試樣的體積密度，線變化及抗壓抗折強(qiáng)度。
結(jié)果與討論
將以上2組材料的熱膨脹性線變化、體積密度、 抗折、抗壓和急冷急熱性能進(jìn)行測(cè)定得以下數(shù)據(jù)，見(jiàn)表2。
根據(jù)這2組數(shù)據(jù)的性能相比較可以發(fā)現(xiàn)：第1組材料的線變化、體積密度、抗折性和耐壓性均優(yōu)于第2組材料。而它的急冷急熱性卻明顯的差于第2組材料。比較其2組數(shù)據(jù)的變化;第2組的骨料相對(duì)第1組有所減少，粉量增加，超微粉量也有增加。2組的高效復(fù)合添加劑也有一定的變化，下面把這幾種物質(zhì)對(duì)配方的影響進(jìn)行具體分析。
骨料和粉料配比對(duì)其急冷急熱性能的影響
第2組數(shù)據(jù)對(duì)比第1組數(shù)據(jù)而言，其粉料的含量增加，骨料的成分相對(duì)減少這種改變引起的性能變化是第1組材料的抗折、抗壓性能高于第2組。而其急冷急熱性能卻明顯的低于第2組分析得到1，2組的抗折、抗壓性能均在合適的范圍內(nèi)，對(duì)其使用壽命影響不大。因此，其急冷急熱性能在這2組比較中起了決定性的作用。第2組的急冷急熱性能明顯高于第1組，它的實(shí)用性更強(qiáng)。可見(jiàn)粉料可以提高其急冷急熱性能，從而提高了噴槍的壽命。
超微粉對(duì)噴槍性能的影響
微粉的特性表現(xiàn)為高比表面積和高表面活性，在耐火材料中可用于促進(jìn)燒結(jié)、結(jié)合劑、改善性能等。低水泥耐火澆注料的關(guān)鍵就是微粉和外加劑的聯(lián)合使用。硅灰的主要成分是非晶質(zhì)無(wú)定形的二氧化硅，比表面積大，表面能高，易吸水發(fā)生團(tuán)聚。二氧化硅微粉在水中形成膠體粒子，當(dāng)有分散劑存在時(shí)， 粒子表面形成雙電層的重疊而產(chǎn)生靜電斥力，克服了質(zhì)點(diǎn)間的范德華力，降低了微粒的表面能，防止了粒子間的吸附絮凝，同時(shí)微粒周圍吸附了分散劑而形成溶媒層，因此增大了澆注料的流動(dòng)性。即摻加了二氧化硅超細(xì)粉及適宜的分散劑，可降低耐火澆注料的施工用水量，提高流動(dòng)性。澆注料的硬化主要是由于水泥水化結(jié)合和活性二氧化硅微粉遇水凝結(jié)結(jié)合共同作用的結(jié)果，硅微粉的類型及加入量對(duì)澆注料的工作性能及理化指標(biāo)影響顯著，因此必須認(rèn)真選擇硅微粉以保證澆注料達(dá)到最好性能。
氧化鋁微粉對(duì)于確定澆注料的澆注性能及高溫下莫來(lái)石化的程度也十分重要。氧化鋁和二氧化硅的細(xì)粉在1 300〜1 400 "C發(fā)生反應(yīng)，形成莫來(lái)石(如果CaO含量很低)，莫來(lái)石化決定高溫強(qiáng)度的發(fā)展，增強(qiáng)了剛玉質(zhì)耐火澆注料的高溫?zé)釞C(jī)械性能。氧化鋁微粉的類型(如粒度、結(jié)晶大小等)對(duì)于澆注料的性能及其它性能也具有很大的影響。以二氧化硅微粉、活性氧化鋁微粉、純鋁酸鹽水泥及添加劑組成的結(jié)合系統(tǒng)，根據(jù)使用條件的不同，配加高鋁剛玉粉、藍(lán)晶石粉，以剛玉作骨料，對(duì)各組份的加入量精心的試驗(yàn)調(diào)整，做出以上2組數(shù)據(jù)。根據(jù)其結(jié)果，第2組的配比更為合理。
減水劑對(duì)噴槍性能的影響
減水劑是可以明顯的降低伴合用水量的物質(zhì)。它本身并不與材料組成物起反應(yīng)生成新的化合物，只是起著表面物理化學(xué)的作用，因此，它們是一種表面活性物質(zhì)或是一種電解質(zhì)。由于它可以釋放出凝聚結(jié)構(gòu)中的游離水，故在保持剛玉質(zhì)耐火澆注料流變性的條件下，能使單位用水量減少，或在不改變單位用水量的條件下，改善作業(yè)性，使材料易于施工成型。同時(shí)它可以使低水泥澆注料的性能更優(yōu)，適用更廣。減水劑的種類有聚磷酸鈉、聚氰胺類縮合物、奈磺酸鹽類等等，減水劑的主要作用如下：
(1) 減水劑的陰離子基團(tuán)吸附于微粒表面后，會(huì)改變微粒表面的電位，增加微粒間的靜電斥力，提高分散系的靜電穩(wěn)定性。
(2) 具有強(qiáng)烈表面活性的減水劑吸附于微粒表面后，降低固液界面能，因而降低了分散系的熱力學(xué)不穩(wěn)定性。
(3) 高分子減水劑在微粒間將形成“空間壁障” 阻止微粒團(tuán)聚，起到空間穩(wěn)定性作用。
(4) 有機(jī)減水劑的引入一般伴隨著引入一定量的微氣泡。這些氣泡被減水劑定向吸附包圍，與微粉表面吸附膜的電荷符號(hào)相同，因而氣泡與氣泡、氣泡與微粒間也因具有電性斥力而使微粒分散，從而有利于微粒間的滑動(dòng)，起到潤(rùn)滑作用。
減水劑的加入可以有效地阻止超微粉自發(fā)團(tuán)聚，使超微粉分布更加均勻，有效地填充孔隙，從而使用水量降低，氣孔率降低，體積密度增加，強(qiáng)度增加。所以可以說(shuō)在配制低水泥澆注料，減水劑是必須加入的。
結(jié)論
根據(jù)2組結(jié)果的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)第2組數(shù)據(jù)比第1 組的實(shí)用性能要好。它將大大的延長(zhǎng)噴槍的使用壽命。以分析的結(jié)果看來(lái)，它成功的主要原因是：
(1) 骨料和粉料合理的配比，可以提高其急冷急熱性能，從而提高了噴槍的壽命。
(2) 高效復(fù)合添加劑的選擇與加入有效地阻止超微粉的團(tuán)聚，降低了氣孔率，提高了抗折抗壓強(qiáng)度。并且使加水量由一般的68%左右降到了5%。
(3) 新的配方剛玉質(zhì)耐火澆注料在鋼廠投入使用以后，取得了明顯的成績(jī)，使脫硫噴槍的使用時(shí)間延長(zhǎng)。