噴槍壽命長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。通過對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)，在振動臺上振動成型。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。按照國標(biāo)規(guī)定的測試方法測定剛玉質(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)行測定得以下數(shù)據(jù)，見表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)對配方的影響進(jìn)行具體分析。
骨料和粉料配比對其急冷急熱性能的影響
第2組數(shù)據(jù)對比第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， 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。
氧化鋁微粉對于確定澆注料的澆注性能及高溫下莫來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)，形成莫來石(如果CaO含量很低)，莫來石化決定高溫強(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，起到潤滑作用。
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。它將大大的延長噴槍的使用壽命。以分析的結(jié)果看來，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，使脫硫噴槍的使用時間延長。