根據(jù)脫硫噴槍實際應用中出現(xiàn)的縱裂紋燒穿問題，分析了噴槍覆蓋層澆注料性能要求，通過原材料的選擇分析、撓注料配方的調整實驗與性能優(yōu)化試驗，研制了性能優(yōu)良的覆蓋層澆注料，并在工業(yè)性對比試驗中，取得了延長噴槍使用壽命24.8 %的優(yōu)良效果。隨著噴槍制備與維護技術的不斷完善，使噴槍的實際使用壽命延長了3倍。
鐵水噴吹脫硫預處理是提高鋼鐵產品質量、擴大鋼材品種與降低鋼鐵生產成本的重要工藝手段，而噴槍是鐵水噴吹預處理設備的重要組成部分。其使用性能的優(yōu)劣將直接影響到脫硫預處理生產的技術經濟指標。由噴槍實際破損狀況可知，噴槍的破損均是從耐火澆注料覆蓋層開始的，最常出現(xiàn)的破損形式是噴槍耐火澆注料覆蓋層的縱裂紋燒穿。為此，研究高性能的噴槍覆蓋層用耐火澆注料將能有效地延緩噴槍破損過程，達到提高噴槍使用壽命的目的。
圖1 噴槍槍體主要破損輪廓示意
由脫硫噴槍破損的原因分析可知，槍芯金屬材料與覆蓋層耐火材料間的熱膨脹性能和后者的抗熱震剝落性能是引起縱裂紋燒穿破損的主要原因。同時，制槍過程中模具合縫處嚴重漏漿引起槍體表面的明顯縱向漏漿痕跡將給其縱裂紋的產生提供了源裂紋，促進了脫硫槍縱裂紋的產生與發(fā)展，強化了裂紋燒穿破損進程。分析認為，其原因有模具變形、模具合縫面不平整與澆注料自流值大等。對于澆注料自流值大的問題，可能是供貨單位過分強調脫硫槍立式澆注的施工難度所致。根據(jù)國內外脫硫噴槍用莫來石-剛玉質鋼纖維增強澆注料的研究狀況，有必要進一步提高澆注料防爆性能與抗熱震性能，以延緩縱裂紋的產生與發(fā)展;調整高溫燒后線變化率，以改善噴槍金屬槍芯與覆蓋層耐火材料間的熱膨脹協(xié)調性;調整澆注料流動性，以降低噴槍制作程中因漏漿引起的原始裂紋;改善澆注料的燒結性能與提高燒后力學性能，以增強覆蓋層耐火澆注料高溫使用狀態(tài)下的抗變形能力等。
根據(jù)澆注料研究的內容以及選擇的原材料，首先進行了澆注料的配方設計，通過實驗室的配方調整，獲得了抗熱震性與防爆性較好的澆注料配方，并采用外購料與研制料分別制備40mm×40mm×160mm的試樣進行力學性能對比檢測。由試樣的成型過程可知，研制的澆注料粘度比外購料稍大，振動返漿時間稍長。表2為研制的耐火澆注料與外購澆注料的理化性能檢測結果。同時在實驗室中進行了兩種澆注料的1100℃水冷熱震對比試驗，對比試驗結果為外購料的熱震循環(huán)13次時，試樣表面出現(xiàn)微裂紋，45次時試樣已有大塊剝落，研制料試樣則在15次時表面出現(xiàn)裂紋，62次時出現(xiàn)與外購料同樣的剝落狀況。
表1各種主要原材料理化性能指標
表2澆注料理化性能
由對比試驗結果可見，研制的澆注料與原使用的外購料相比、在力學強度方面有所提高，燒后線變化率也有所增大，抗熱震性能有較明顯改善，達到了預期的研究目的這些性能的改進將有利于提高脫硫噴槍澆注料覆蓋層的結合強度、改進澆注料覆蓋層與槍芯間的膨脹擠壓與縱裂紋徑向的發(fā)展速度，改進澆注料覆蓋層的熱震剝落性。
結語通過對噴槍實際生產與應用過程的現(xiàn)場調研，了解到縱裂紋燒穿是噴槍實際應用中最主要的破損形式，分析了噴槍制作過程和澆注料性能對縱裂紋形成的影響。根據(jù)國內外莫來石-剛玉質鋼纖維增強澆注料的研究與應用資料的報道，分析了噴槍覆蓋層澆注料的研究內容，通過對原材料的選擇分析、澆注料配方的調整實驗與性能優(yōu)化實驗，研制了性能優(yōu)良的覆蓋層澆注料，在工業(yè)性對比試驗中取得了延長噴槍使用壽命的優(yōu)良效果，并在實際生產中推廣應用。隨著噴槍制備與維護技術的不斷完善，噴槍的實際使用壽命延長了3倍。