本發(fā)明涉及鐵水噴吹預(yù)處理噴槍用耐火澆注料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料及其制備方法。

背景技術(shù)：

鐵水預(yù)處理噴槍是向裝載高溫鐵水的容器深處輸送與噴射預(yù)處理劑的工具，是主要由金屬槍芯與耐火材料槍襯組成的復(fù)合體結(jié)構(gòu)。其中，金屬槍芯的主要作用是保證噴槍的強(qiáng)度、剛度、噴吹通道的暢通與噴吹流場的穩(wěn)定；耐火材料槍襯的主要作用是耐火、隔熱、抗侵蝕與抗鐵水沖刷等，防止金屬槍芯高溫變形、熔損、氧化和燒蝕。在噴槍的間歇式使用過程中，與鐵水直接接觸的耐火材料槍襯承受著鐵水和渣的高溫沖刷、機(jī)械磨損、化學(xué)侵蝕和頻繁急冷急熱交替，因此，耐火材料槍襯要求有良好的高溫力學(xué)強(qiáng)度、耐化學(xué)侵蝕性和熱震穩(wěn)定性。

目前國內(nèi)外鐵水預(yù)處理噴槍耐火材料槍襯主要采用鋼纖維增強(qiáng)莫來石剛玉質(zhì)澆注料制備，如：“溶銑予傭處理用ィンヅユクシヨンランス”（昭61-99614）公開了一種以富鋁電熔莫來石、剛玉為主要原材料的噴槍用耐火澆注料，通過添加碳化硅、碳素材料、鎂砂粉和鎂鋁尖晶石，提高澆注料的抗侵蝕性能；通過選用預(yù)熔柱狀陶瓷骨料，提高澆注層的抗沖蝕性能；通過加入鋼纖維，提高澆注料力學(xué)性能與熱震穩(wěn)定性能，但未報(bào)道其實(shí)際應(yīng)用效果。一種預(yù)處理噴槍（全榮，王守權(quán)．鐵水預(yù)處理噴槍的改進(jìn)[J]．國外耐火材料, 2004,6:24-28），報(bào)道了日新鋼鐵公司吳廠在常規(guī)鋼纖維增強(qiáng)莫來石剛玉質(zhì)澆注料的基礎(chǔ)上，通過耐火澆注料粒度優(yōu)化、增加粗粒加入量、加大澆注成型振動強(qiáng)度等手段，提高耐火材料槍襯密實(shí)度和結(jié)合強(qiáng)度，并在實(shí)際生產(chǎn)中，使噴槍平均使用壽命由8次/支（浸泡時(shí)間280 min/支）提高到14.3次/支（浸泡時(shí)間500min/支）?！拌F水預(yù)處理噴槍用耐火澆注料”（ZL201010167938.4）公開了一種鐵水預(yù)處理噴槍用耐火澆注料，由澆注料基料和添加劑組成。其中澆注料基料由30~40%的燒結(jié)鋯莫來石、10~20%的焦寶石、20~30%的紅柱石、5~10%的致密剛玉細(xì)粉、2~5%的α-Al₂O₃微粉、5~8%的ρ-Al₂O₃微粉、3~7%的硅微粉、1~4%的碳化硅粉、1.5~3%的純鋁酸鈣水泥組成；所述的添加劑以所述的澆注料基料的總重量M為計(jì)量基準(zhǔn)，按重量由1~5%M的耐熱鋼纖維、0~0.1%M的聚丙烯纖維、0~0.5%M的乳酸鋁、0~0.5%M的金屬鋁粉、0~0.15%M的三聚磷酸鈉和0~0.5%M的三聚氰胺組成；并在實(shí)際生產(chǎn)中取得了延長噴槍使用壽命的一定效果。

隨著鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，鐵水輸送技術(shù)的不斷進(jìn)步，對鐵水預(yù)處理純凈度的要求不斷提高，鐵水預(yù)處理溫度也不斷提高，鐵水最高預(yù)處理溫度已超過1500℃，導(dǎo)致鐵水單次噴吹預(yù)處理時(shí)間大幅度延長，噴槍使用條件急劇惡化。此外，由于高溫下澆注料中鋼纖維易氧化膨脹，削弱了鋼纖維與澆注料基體的界面結(jié)合，助長了澆注料裂紋的形成與發(fā)展。同時(shí)，鋼纖維的高溫熔融，削弱了鋼纖維的拉拔增強(qiáng)增韌效應(yīng)，從而加劇了噴槍耐火材料槍襯的裂紋剝落與沖刷磨損，尤其是在鐵水溫度大于1350℃時(shí)，鋼纖維氧化、熔蝕劇烈，增強(qiáng)增韌作用顯著降低，導(dǎo)致噴槍使用壽命急劇下降。

由此可見，目前噴槍常用的槍襯耐火澆注料技術(shù)因添加鋼纖維而降低了噴槍對鐵水高溫的適應(yīng)能力，減少了噴槍的使用壽命，制約了噴槍的實(shí)際應(yīng)用效果，增加了脫硫成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種成本低廉和原材料來源廣泛的鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料制備方法。用該方法制備的鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料熱震穩(wěn)定性好，能延長鐵水脫硫噴槍的使用壽命、提高鐵水脫硫噴槍的使用溫度和降低鐵水脫硫噴槍的使用成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的成分及其質(zhì)量份數(shù)是：以35~48份質(zhì)量的天然電熔莫來石、20~30份質(zhì)量的紅柱石、3~6份質(zhì)量的高純電熔莫來石顆粒、2~4份質(zhì)量的高純電熔莫來石粉體、5~10份質(zhì)量的電熔致密剛玉細(xì)粉、2~5份質(zhì)量的α-Al₂O₃微粉、5~8份質(zhì)量的ρ-Al₂O₃微粉、3~7份質(zhì)量的硅微粉、1~4份質(zhì)量的碳化硅粉、1.5~3份質(zhì)量的純鋁酸鈣水泥為原料；以0.4~1.7份質(zhì)量的碳纖維、0.5~3份質(zhì)量的硅粉、0.05~0.15份質(zhì)量的聚丙烯纖維，0.04~0.07份質(zhì)量的羧甲基纖維素，0.01~0.08份質(zhì)量的消泡劑和0.1~0.45份質(zhì)量的減水劑為添加劑。

所述碳纖維為短切碳纖維或?yàn)槎糖刑祭w維和碳纖維粉的混合物。

所述鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的制備方法是：

第一步、按照所述鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的成分及其質(zhì)量份數(shù)，先將高純電熔莫來石粉體、電熔致密剛玉細(xì)粉、α-Al₂O₃微粉、ρ-Al₂O₃微粉、硅微粉、碳化硅粉、純鋁酸鈣水泥、碳纖維、硅粉、聚丙烯纖維、羧甲基纖維素、消泡劑和減水劑分撒到平底容器內(nèi)，用釘耙縱向和橫向交叉扒耙20~30分鐘。

第二步、按照所述鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的成分及其質(zhì)量份數(shù)，將天然電熔莫來石、紅柱石和高純電熔莫來石顆粒分撒到所述平底容器內(nèi)，用釘耙縱向和橫向交叉扒耙均勻，倒入攪拌機(jī)中，攪拌均勻，即得鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料。

所述天然電熔莫來石的主要化學(xué)成分為：Al₂O₃為66~75wt%，SiO₂為20~28wt%，TiO₂為2.5~3.0wt%。所述天然電熔莫來石的顆粒級配是：粒徑為3~5mm占天然電熔莫來石28~35wt%，粒徑大于5mm且小于等于10mm占天然電熔莫來石28~35wt%，粒徑大于10mm且小于等于20mm占天然電熔莫來石30~40wt%。

所述紅柱石的主要化學(xué)成分為：Al₂O₃≥58wt%，SiO₂為20~28wt%。所述紅柱石的顆粒級配是：粒徑為0.15~1mm占紅柱石60~70wt%，粒徑大于1mm且小于等于3mm占紅柱石30~40wt%。

所述高純電熔莫來石的主要化學(xué)成分為：Al₂O₃為72~79wt%，SiO₂為19~27wt%。所述高純電熔莫來石顆粒的粒徑為0.15~1mm，所述高純電熔莫來石粉體粒徑≤0.044mm。

所述電熔致密剛玉細(xì)粉的Al₂O₃含量≥98.6wt%；電熔致密剛玉細(xì)粉的粒徑≤0.044mm。

所述短切碳纖維的直徑為5~9μm，長度為1~3mm；短切碳纖維的碳含量≥95wt%。

所述碳纖維粉的直徑為5~9μm，長度≤0.282mm；碳纖維粉的碳含量≥95wt%。

所述碳化硅粉的SiC含量≥97wt%；碳化硅粉的粒徑≤0.044mm。

所述硅粉的Si含量≥98wt%；硅粉的粒徑≤0.088mm。

所述硅微粉的SiO₂含量≥94wt%；硅微粉的粒徑≤3μm。

所述聚丙烯纖維的長度為3~5mm，直徑為110~120μm；聚丙烯纖維的熔點(diǎn)為115±5℃。

所述減水劑為三聚磷酸鈉和FS20的混合物。

本發(fā)明的使用方法是：將所制備的鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料倒入攪拌機(jī)中加入5~6份質(zhì)量的水，攪拌3~6min，再倒入噴槍耐火材料槍襯澆注模具內(nèi)，振動成型，即得鐵水脫硫噴槍。

本發(fā)明的有益效果在于：

（1）本發(fā)明采用的各種原材料均是耐火材料的常用原料，來源十分廣泛且價(jià)格較低，故生產(chǎn)成本低，且本發(fā)明發(fā)制備方法所涉及的工藝也較為簡單。

（2）本發(fā)明采用的碳纖維是一種含碳量在95wt%以上的高強(qiáng)度、高模量的新型纖維材料，其密度比鋁低，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量、無蠕變、非氧化環(huán)境下耐超高溫和耐疲勞的特性。通過混合加入長度為1~3mm的短切碳纖維與≤0.282mm的碳纖維粉，避免了碳纖維分散過程中因纖維過長引起的纏繞結(jié)團(tuán)，保證了短切碳纖維與碳纖維粉的均勻分散，實(shí)現(xiàn)了不同長徑比碳纖維的復(fù)合增強(qiáng)增韌效應(yīng)。

（3）本發(fā)明通過天然電熔莫來石與高純電熔莫來石的復(fù)合應(yīng)用，利用兩種熱膨脹系數(shù)低的莫來石性能差異與復(fù)合效應(yīng)，提高了鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料熱震穩(wěn)定性；高純電熔莫來石優(yōu)良的高溫性能擴(kuò)展了鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的燒結(jié)溫度范圍，以適應(yīng)高溫鐵水條件下噴吹脫硫的噴槍使用性能要求。采用膠凝性能優(yōu)良的ρ-Al₂O₃微粉為主結(jié)合劑以及硅微粉、α-Al₂O₃微粉和純鋁酸鈣水泥為輔助結(jié)合劑，從而降低澆注料中CaO含量，提高鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的抗侵蝕性能與高溫強(qiáng)度。通過紅柱石的高溫膨脹產(chǎn)生微裂紋增韌，進(jìn)一步提高了鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的熱震穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)了高溫?zé)缶€變化率。通過添加劑中聚丙烯纖維的使用，提高了鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料烘烤過程的防爆裂性能與噴槍耐火材料槍襯的整體性。

（4）本發(fā)明通過硅粉的添加，防止碳纖維的高溫氧化燒蝕，在硅粉添加量范圍內(nèi)、空氣氣氛和1450℃×3h條件下熱處理后的試樣在掃描電鏡下可清晰辨別出殘留的碳纖維，從而保證了鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的長效增強(qiáng)增韌作用。

（5）本發(fā)明通過三聚磷酸鈉和FS20的復(fù)合使用，減少了加水量，提高了鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的流動性能、施工性能與澆注密實(shí)性能。通過羧甲基纖維素的選用，改善短切碳纖維的浸潤性與分散性，克服碳纖維水浸潤困難的不足，強(qiáng)化碳纖維與澆注料基體間的結(jié)合緊密性及其增強(qiáng)增韌效應(yīng)。通過消泡劑的選用，避免了加水?dāng)嚢柽^程中氣泡的形成，降低了鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的加水量，改善了流動性，提高了密實(shí)度與力學(xué)強(qiáng)度。

（6）本發(fā)明通過各種原材料的合理選擇及其重量配比和制備工藝的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了澆注料熱震穩(wěn)定性能的顯著提升，達(dá)到提高鐵水脫硫噴槍使用溫度和延長使用壽命的目的。在制備過程中保證了各種原料和添加劑的均勻混合，尤其是碳纖維的均勻混合，防止碳纖維混合過程中的纏團(tuán)打結(jié)。

（7）本發(fā)明在提高熱震穩(wěn)定性、抗侵蝕性和力學(xué)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步延長了鐵水脫硫噴槍的使用壽命；通過碳纖維代替鋼纖維，進(jìn)一步提高了鐵水脫硫噴槍使用溫度，從而降低了鐵水脫硫噴槍更換與工人修補(bǔ)的頻率，降低了鐵水脫硫噴槍的使用成本。

本發(fā)明制備的鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料與常規(guī)鋼纖維澆注料相比，制備的制品在110℃×24h和1450℃×3h熱處理后的抗折強(qiáng)度提高10~15%，熱震水冷次數(shù)提高50%，最高使用溫度提高100℃。

因此，本發(fā)明成本低廉和原材料來源廣泛，所制備的鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料熱震穩(wěn)定性好，能延長鐵水脫硫噴槍的使用壽命、提高鐵水脫硫噴槍的使用溫度和降低鐵水脫硫噴槍的使用成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制備的一種鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料經(jīng)110℃×24h烘烤后的掃描電鏡照片；

圖2為圖1所示鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料經(jīng)1450℃×3h熱處理后的掃描電鏡照片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方案對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對其保護(hù)范圍的限制：

為了避免重復(fù)，先將本具體實(shí)施方式中所涉及到原料和添加劑統(tǒng)一描述如下，實(shí)施例中不再贅述：

所述天然電熔莫來石的主要化學(xué)成分為：Al₂O₃為66~75wt%，SiO₂為20~28wt%，TiO₂為2.5~3.0wt%。所述天然電熔莫來石的顆粒級配是：粒徑為3~5mm占天然電熔莫來石28~35wt%，粒徑大于5mm且小于等于10mm占天然電熔莫來石28~35wt%，粒徑大于10mm且小于等于20mm占天然電熔莫來石30~40wt%。

所述紅柱石的主要化學(xué)成分為：Al₂O₃≥58wt%，SiO₂為20~28wt%。所述紅柱石的顆粒級配是：粒徑為0.15~1mm占紅柱石60~70wt%，粒徑大于1mm且小于等于3mm占紅柱石30~40wt%。

所述高純電熔莫來石的主要化學(xué)成分為：Al₂O₃為72~79wt%，SiO₂為19~27wt%。所述高純電熔莫來石顆粒的粒徑為0.15~1mm，所述高純電熔莫來石粉體粒徑≤0.044mm。

所述電熔致密剛玉細(xì)粉的Al₂O₃含量≥98.6wt%；電熔致密剛玉細(xì)粉的粒徑≤0.044mm。

所述短切碳纖維的直徑為5~9μm，長度為1~3mm；短切碳纖維的碳含量≥95wt%。

所述碳纖維粉的直徑為5~9μm，長度≤0.282mm；碳纖維粉的碳含量≥95wt%。

所述碳化硅粉的SiC含量≥97wt%；碳化硅粉的粒徑≤0.044mm。

所述硅粉的Si含量≥98wt%；硅粉的粒徑≤0.088mm。

所述硅微粉的SiO₂含量≥94wt%；硅微粉的粒徑≤3μm。

所述聚丙烯纖維的長度為3~5mm，直徑為110~120μm；聚丙烯纖維的熔點(diǎn)為115±5℃。

實(shí)施例1

一種鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法是：

所述鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的成分及其質(zhì)量份數(shù)是：以35~39份質(zhì)量的天然電熔莫來石、26~30份質(zhì)量的紅柱石、3~4份質(zhì)量的高純電熔莫來石顆粒、2~2.5份質(zhì)量的高純電熔莫來石粉體、8~10份質(zhì)量的電熔致密剛玉細(xì)粉、4~5份質(zhì)量的α-Al₂O₃微粉、7~8份質(zhì)量的ρ-Al₂O₃微粉、5.5~7份質(zhì)量的硅微粉、3~4份質(zhì)量的碳化硅粉、2.5~3份質(zhì)量的純鋁酸鈣水泥為原料，以0.4~0.5份質(zhì)量的碳纖維、0.5~1份質(zhì)量的硅粉、0.05~0.08份質(zhì)量的聚丙烯纖維，0.04~0.05份質(zhì)量的羧甲基纖維素，0.01~0.02份質(zhì)量的消泡劑和0.1~0.17份質(zhì)量的減水劑為添加劑。

所述鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的制備方法是：

第一步、按照所述鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的成分及其質(zhì)量份數(shù)，先將高純電熔莫來石粉體、電熔致密剛玉細(xì)粉、α-Al₂O₃微粉、ρ-Al₂O₃微粉、硅微粉、碳化硅粉、純鋁酸鈣水泥、碳纖維、硅粉、聚丙烯纖維、羧甲基纖維素、消泡劑和減水劑分撒到平底容器內(nèi)，用釘耙縱向和橫向交叉扒耙20~30分鐘。

第二步、按照所述鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的成分及其質(zhì)量份數(shù)，將天然電熔莫來石、紅柱石和高純電熔莫來石顆粒分撒到所述平底容器內(nèi)，用釘耙縱向和橫向交叉扒耙均勻，倒入攪拌機(jī)中，攪拌均勻，即得鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料。

所述碳纖維為短切碳纖維。

所述減水劑為三聚磷酸鈉和FS20的混合物；其中：三聚磷酸鈉為33~58wt%，F(xiàn)S20為42~67 wt%。

實(shí)施例2

一種鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法是：

所述鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的成分及其質(zhì)量份數(shù)是：以39~44份質(zhì)量的天然電熔莫來石、23~26份質(zhì)量的紅柱石、4~4.8份質(zhì)量的高純電熔莫來石顆粒、2.5~3.2份質(zhì)量的高純電熔莫來石粉體、6.5~8份質(zhì)量的電熔致密剛玉細(xì)粉、3~4份質(zhì)量的α-Al₂O₃微粉、6~7份質(zhì)量的ρ-Al₂O₃微粉、4~5.5份質(zhì)量的硅微粉、2~3份質(zhì)量的碳化硅粉、2~2.5份質(zhì)量的純鋁酸鈣水泥為原料，以0.5~0.6份質(zhì)量的碳纖維、1~1.5份質(zhì)量的硅粉、0.08~0.11份質(zhì)量的聚丙烯纖維，0.05~0.06份質(zhì)量的羧甲基纖維素，0.02~0.03份質(zhì)量的消泡劑和0.17~0.24份質(zhì)量的減水劑為添加劑。

所述鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的制備方法同實(shí)施例1。

所述碳纖維為短切碳纖維。

所述減水劑為三聚磷酸鈉和FS20的混合物；其中：三聚磷酸鈉為32~47wt%，F(xiàn)S20為53~68 wt%。

實(shí)施例3

一種鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法是：

所述鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的成分及其質(zhì)量份數(shù)是：以44~48份質(zhì)量的天然電熔莫來石、20~23份質(zhì)量的紅柱石、4.8~6份質(zhì)量的高純電熔莫來石顆粒、3.2~4份質(zhì)量的高純電熔莫來石粉體、5~6.5份質(zhì)量的電熔致密剛玉細(xì)粉、2~3份質(zhì)量的α-Al₂O₃微粉、5~6份質(zhì)量的ρ-Al₂O₃微粉、3~4份質(zhì)量的硅微粉、1~2份質(zhì)量的碳化硅粉、1.5~2份質(zhì)量的純鋁酸鈣水泥為原料，以0.6~0.7份質(zhì)量的碳纖維、1.5~2份質(zhì)量的硅粉、0.11~0.15份質(zhì)量的聚丙烯纖維，0.06~0.07份質(zhì)量的羧甲基纖維素，0.03~0.04份質(zhì)量的消泡劑和0.24~0.31份質(zhì)量的減水劑為添加劑。

所述鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的制備方法同實(shí)施例1。

所述碳纖維為短切碳纖維。

所述減水劑為三聚磷酸鈉和FS20的混合物；其中：三聚磷酸鈉為31~42wt%，F(xiàn)S20為69~58 wt%。

實(shí)施例4

一種鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法是：

所述鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的成分及其質(zhì)量份數(shù)是：以35~39份質(zhì)量的天然電熔莫來石、26~30份質(zhì)量的紅柱石、3~4份質(zhì)量的高純電熔莫來石顆粒、2~2.5份質(zhì)量的高純電熔莫來石粉體、8~10份質(zhì)量的電熔致密剛玉細(xì)粉、4~5份質(zhì)量的α-Al₂O₃微粉、7~8份質(zhì)量的ρ-Al₂O₃微粉、5.5~7份質(zhì)量的硅微粉、3~4份質(zhì)量的碳化硅粉、2.5~3份質(zhì)量的純鋁酸鈣水泥為原料，以0.8~1.1份質(zhì)量的碳纖維、2~2.3份質(zhì)量的硅粉、0.05~0.08份質(zhì)量的聚丙烯纖維，0.06~0.07份質(zhì)量的羧甲基纖維素，0.04~0.05份質(zhì)量的消泡劑和0.21~0.28份質(zhì)量的減水劑為添加劑。

所述鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的制備方法同實(shí)施例1。

所述碳纖維為短切碳纖維和碳纖維粉的混合物；其中：碳纖維粉為44~60wt%，短切碳纖維為40~56wt%。

所述減水劑為三聚磷酸鈉和FS20的混合物；其中：三聚磷酸鈉為42~56.5wt%，F(xiàn)S20為43.5~58 wt%。

實(shí)施例5

一種鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法是：

所述鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的成分及其質(zhì)量份數(shù)是：以39~44份質(zhì)量的天然電熔莫來石、23~26份質(zhì)量的紅柱石、4~4.8份質(zhì)量的高純電熔莫來石顆粒、2.5~3.2份質(zhì)量的高純電熔莫來石粉體、6.5~8份質(zhì)量的電熔致密剛玉細(xì)粉、3~4份質(zhì)量的α-Al₂O₃微粉、6~7份質(zhì)量的ρ-Al₂O₃微粉、4~5.5份質(zhì)量的硅微粉、2~3份質(zhì)量的碳化硅粉、2~2.5份質(zhì)量的純鋁酸鈣水泥為原料，以1.1~1.4份質(zhì)量的碳纖維、2.3~2.6份質(zhì)量的硅粉、0.08~0.11份質(zhì)量的聚丙烯纖維，0.06~0.07份質(zhì)量的羧甲基纖維素，0.05~0.06份質(zhì)量的消泡劑和0.28~0.35份質(zhì)量的減水劑為添加劑。

所述鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的制備方法同實(shí)施例1。

所述碳纖維為短切碳纖維和碳纖維粉的混合物；其中：碳纖維粉為50~61.5wt%，短切碳纖維為38.5~50wt%。

所述減水劑為三聚磷酸鈉和FS20的混合物；其中：三聚磷酸鈉為39~50wt%，F(xiàn)S20為50~61wt%。

實(shí)施例6

一種鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法是：

所述鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的成分及其質(zhì)量份數(shù)是：以44~48份質(zhì)量的天然電熔莫來石、20~23份質(zhì)量的紅柱石、4.8~6份質(zhì)量的高純電熔莫來石顆粒、3.2~4份質(zhì)量的高純電熔莫來石粉體、5~6.5份質(zhì)量的電熔致密剛玉細(xì)粉、2~3份質(zhì)量的α-Al₂O₃微粉、5~6份質(zhì)量的ρ-Al₂O₃微粉、3~4份質(zhì)量的硅微粉、1~2份質(zhì)量的碳化硅粉、1.5~2份質(zhì)量的純鋁酸鈣水泥為原料，以1.4~1.7份質(zhì)量的碳纖維、2.6~3份質(zhì)量的硅粉、0.11~0.15份質(zhì)量的聚丙烯纖維，0.06~0.07份質(zhì)量的羧甲基纖維素，0.06~0.08份質(zhì)量的消泡劑和0.35~0.45份質(zhì)量的減水劑為添加劑。

所述鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的制備方法同實(shí)施例1。

所述碳纖維為短切碳纖維和碳纖維粉的混合物；其中：碳纖維粉為53~62.5wt%，短切碳纖維為37.5~47wt%。

所述減水劑為三聚磷酸鈉和FS20的混合物；其中：三聚磷酸鈉為37.5~50wt%，F(xiàn)S20為50~53.5wt%。

本具體實(shí)施方式的使用方法是：將所制備的鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料倒入攪拌機(jī)中加入5~6份質(zhì)量的水，攪拌3~6min，再倒入噴槍耐火材料槍襯澆注模具內(nèi)，振動成型，即得鐵水脫硫噴槍。

本具體實(shí)施方式的有益效果在于：

（1）本具體實(shí)施方式采用的各種原材料均是耐火材料的常用原料，來源十分廣泛且價(jià)格較低，故生產(chǎn)成本低，且本具體實(shí)施方式發(fā)制備方法所涉及的工藝也較為簡單。

（2）本具體實(shí)施方式采用的碳纖維是一種含碳量在95wt%以上的高強(qiáng)度、高模量的新型纖維材料，其密度比鋁低，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量、無蠕變、非氧化環(huán)境下耐超高溫和耐疲勞的特性。通過混合加入長度為1~3mm的短切碳纖維與≤0.282mm的碳纖維粉，避免了碳纖維分散過程中因纖維過長引起的纏繞結(jié)團(tuán)，保證了短切碳纖維與碳纖維粉的均勻分散，實(shí)現(xiàn)了不同長徑比碳纖維的復(fù)合增強(qiáng)增韌效應(yīng)。

（3）本具體實(shí)施方式通過天然電熔莫來石與高純電熔莫來石的復(fù)合應(yīng)用，利用兩種熱膨脹系數(shù)低的莫來石性能差異與復(fù)合效應(yīng)，提高了鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料熱震穩(wěn)定性；高純電熔莫來石優(yōu)良的高溫性能擴(kuò)展了鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的燒結(jié)溫度范圍，以適應(yīng)高溫鐵水條件下噴吹脫硫的噴槍使用性能要求。采用膠凝性能優(yōu)良的ρ-Al₂O₃微粉為主結(jié)合劑以及硅微粉、α-Al₂O₃微粉和純鋁酸鈣水泥為輔助結(jié)合劑，從而降低澆注料中CaO含量，提高鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的抗侵蝕性能與高溫強(qiáng)度。通過紅柱石的高溫膨脹產(chǎn)生微裂紋增韌，進(jìn)一步提高了鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的熱震穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)了高溫?zé)缶€變化率。通過添加劑中聚丙烯纖維的使用，提高了鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料烘烤過程的防爆裂性能與噴槍耐火材料槍襯的整體性。

（4）本具體實(shí)施方式通過硅粉的添加，防止碳纖維的高溫氧化燒蝕，在硅粉添加量范圍內(nèi)、空氣氣氛和1450℃×3h條件下熱處理后的試樣在掃描電鏡下可清晰辨別出殘留的碳纖維，從而保證了鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的長效增強(qiáng)增韌作用。

（5）本具體實(shí)施方式通過三聚磷酸鈉和FS20的復(fù)合使用，減少了加水量，提高了鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的流動性能、施工性能與澆注密實(shí)性能。通過羧甲基纖維素的選用，改善短切碳纖維的浸潤性與分散性，克服碳纖維水浸潤困難的不足，強(qiáng)化碳纖維與澆注料基體間的結(jié)合緊密性及其增強(qiáng)增韌效應(yīng)。通過消泡劑的選用，避免了加水?dāng)嚢柽^程中氣泡的形成，降低了鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料的加水量，改善了流動性，提高了密實(shí)度與力學(xué)強(qiáng)度。

（6）本具體實(shí)施方式通過各種原材料的合理選擇及其重量配比和制備工藝的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了澆注料熱震穩(wěn)定性能的顯著提升，達(dá)到提高鐵水脫硫噴槍使用溫度和延長使用壽命的目的。在制備過程中保證了各種原料和添加劑的均勻混合，尤其是碳纖維的均勻混合，防止碳纖維混合過程中的纏團(tuán)打結(jié)。

（7）本具體實(shí)施方式在提高熱震穩(wěn)定性、抗侵蝕性和力學(xué)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步延長了鐵水脫硫噴槍的使用壽命；通過碳纖維代替鋼纖維，進(jìn)一步提高了鐵水脫硫噴槍使用溫度，從而降低了鐵水脫硫噴槍更換與工人修補(bǔ)的頻率，降低了鐵水脫硫噴槍的使用成本。

本具體實(shí)施方式制備的鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料與常規(guī)鋼纖維澆注料相比，制備的制品在110℃×24h和1450℃×3h熱處理后的抗折強(qiáng)度提高10~15%，熱震水冷次數(shù)提高50%，最高使用溫度提高100℃。

圖1為實(shí)施例1制備的一種鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料經(jīng)110℃×24h烘烤后的掃描電鏡照片，圖2為圖1所示鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料試樣經(jīng)1450℃×3h熱處理后的掃描電鏡照片，圖1和圖2中：1表示碳纖維；2表示碳纖維氧化殘留細(xì)長微孔。由圖1和圖2可以看出，短切碳纖維在澆注料中均勻分布，并與澆注料基體緊密結(jié)合，高溫?zé)崽幚砗蟛糠侄糖刑祭w維氧化殘留細(xì)長微孔，并在澆注料基質(zhì)中均勻分布。通過各種原材料的合理選擇及其重量配比和制備工藝的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了澆注料熱震穩(wěn)定性能的顯著提升達(dá)到提高鐵水脫硫噴槍使用溫度和延長使用壽命的目的。

因此，本具體實(shí)施方式成本低廉和原材料來源廣泛，所制備的鐵水脫硫噴槍用碳纖維增韌耐火澆注料熱震穩(wěn)定性好，能延長鐵水脫硫噴槍的使用壽命、提高鐵水脫硫噴槍的使用溫度和降低鐵水脫硫噴槍的使用成本。