摘    要：研究了两种聚羧酸类减水剂FS-20和SP73对Al2O3-SiC-C质高炉出铁沟浇注料性能的影响。结果表明:两种减水剂均能提高高炉出铁沟浇注料的性能,FS-20的使用效果略好于SP-73,高炉出铁钩浇注料中减水剂FS-20和SP73的最佳加入量分别是0.1%和0.12%。

随着高炉的大型化和冶炼技术的不断提高，高炉通铁量不断增加，通铁时间不断延长，导致施工时间减少，施工周期变短，因而对高炉铁沟用浇注料的性能也提出了更加苛刻的要求。高炉出铁沟主要使用Al2O3-SiC-C质浇注料[1]。目前国内大型高炉出铁沟不修补的一次通铁量可达到10～12万t，而国际上一次通铁量可达30万t以上，差距非常明显[2]。减水剂作为出铁沟浇注料重要的添加剂，其作用非常重要，对其使用性能和寿命影响较大，因此选择出合适的减水剂是耐火材料工作者的重要工作。

本研究中，对采用聚羧酸类减水剂FS-20和SP73[3]的Al2O3-SiC-C质高炉出铁沟浇注料进行了性能检测和比较，并探讨了这两类减水剂的使用效果进行。

1 试验

1.1 试验原料

试验所用原料主要有棕刚玉、白刚玉、碳化硅、硅灰等，防爆剂为金属Al粉。两种聚羧酸类减水剂FS-20和SP73的主要性能如表1所示。

表1 两种减水剂的性能  

1.2 试样的制备

根据表2所示的试验配方，将称量好的原料，按由粗到细的顺序加入容器内，最后加入减水剂，用砂浆搅拌机搅拌均匀，振动成型，将振动成型后的试样在模具中自然养护24 h，脱模后的试样室温下再养护24 h以上，于110℃保温24 h烘烤，然后自然冷却。

按国标检测显气孔率、体积密度、常温抗折强度、常温耐压强度、高温抗折强度和热震稳定性试样为长条样，尺寸为40 mm×40 mm×160 mm[4]。

表2 试验配方（w,%) 

2 结果及分析

2.1 减水剂加入量对铁沟浇注料流动性的影响

按表2中的试验配方配制试样，加水量5%保持不变，用砂浆搅拌机搅拌均匀备用。将试验锥(尺寸为Φ100/70 mm×60 mm)放在跳桌上，再将搅拌好的浇注料加入试验锥中，振捣密实，然后移除试验锥，设定跳桌跳动30次，以浇注料的直径平均值作为流动值。浇注料的流动值与减水剂加入量的关系见图1。

图1 浇注料的流动值与减水剂加入量的关系  

由图1可见，两种减水剂的加入都提高了浇注料的流动值，FS-20加入量为0.1%,SP37的加入量为0.12%时，浇注料的流动值达到最大，流动性最好，其中FS-20减水剂的作用更为明显。

2.2 减水剂加入量对铁沟浇注料显气孔率、体积密度的影响

两种减水剂加入量对铁沟浇注料试样显气孔率和体积密度的影响见表3。由表3可见，随着减水剂的加入量增加，试样的显气孔率变化比较小，但体积密度略有增加。

表3 减水剂加入量对浇注料显气孔率和体积密度的影响 

2.3 减水剂加入量对浇注料常温强度的影响

FS-20减水剂和SP73减水剂对试样常温耐压强度和常温抗折强度的影响见图3。由图3可见，两种减水剂的加入使得试样常温耐压强度和常温抗折强度均随之提高，当FS-20加入量达到0.1%和SP73加入量达到0.12%时，试样的常温抗折强度和常温耐压强度达到最高。然后两种减水剂的加入量再增加，试样常温抗折强度和常温耐压强度略有降低。

图3 减水剂对试样常温耐压强度和常温抗折强度的影响 

2.4 减水剂加入量对浇注料高温抗折强度的影响

测定试样在1400℃下保温30min（埋碳）后的高温抗折强度。两种减水剂加入量对试样的高温抗折强度的影响如图4所示。图4显示出：随着两种减水剂的加入，试样的高温抗折强度呈现先升高后降低的趋势，当FS-20加入量为0.1%和SP73加入量为0.12%时，试样的高温抗折强度达到最大值；然后，随着减水剂的加入量增加，试样的高温抗折强度略有下降。

图4 减水剂对试样高温抗折强度的影响   

2.5 减水剂加入量对浇注料抗热震性的影响

图5给出了试样残余抗折强度保持率与减水剂加入量之间的关系图。图5,表明，随着减水剂加入量的增加，试样残余抗折强度保持率均是增加的，且当FS-20加入量达到0.1%和SP73加入量达到0.12%时，试样的残余强度保持率达到最大值，也表明其热震稳定性最好。

图5 试样残余抗折强度保持率与减水剂加入量的关系图谱 

2.6 分析

试样加入减水剂FS-20和SP73后，经过检测分析发现，试样的流动性变好、体密增大，且常温耐压、常温抗折、高温抗折和热震稳定性均表现出一致性，都是随着加入量的增加，展现先增大后降低的趋势，在FS-20为0.1%和SP73为0.12%时，试验值均达到最大值，而且FS-20的试验值均比SP73的好。表明这两种减水剂对高炉出铁钩浇注料的物理性能有提高作用，但FS-20的效果效果要好于SP73的。

3结论

(1）减水剂FS-20和SP73的加入对高炉出铁钩浇注料的物理性能均有提高作用，FS-20的效果要优于SP73。

(2）当FS-20的加入量为0.1%和SP73为0.12%时，试样的常温耐压、常温抗折、高温抗折和抗热震性均达到峰值，高炉出铁钩浇注料中减水剂FS-20和SP73的最佳外加量分别是0.1%和0.12%(w）。