耐火材料試題及答案

1、武 漢理工大學(xué)2007 耐材 A 標(biāo)答一、填空題 （20分，每題2分）1、 耐火材料的物理性能主要包括燒結(jié)性能、力 學(xué)性能、熱學(xué)性能、和高溫使用性能。2、 材料的化學(xué)組成越復(fù)雜，添加成分形成的固溶體越多，其熱導(dǎo)率越小 ：晶體結(jié)構(gòu) 愈簡(jiǎn)單，熱導(dǎo)率越 大 。3、 硅磚生產(chǎn)中礦化劑的選擇原則為系統(tǒng)能形成二液區(qū)，并且系統(tǒng)形成液相的溫度低或不大于1470C。4、相同氣孔率的條件下，氣孔大而集中的耐火材料熱導(dǎo)率比氣孔小而均勻的耐火材料大。5、 “三石”指藍(lán)晶石、紅柱石、硅線石，其中體積膨脹居中的是硅線石 。6賽隆（Sialon）是指 S&N與 AQ在高溫下形成的一類固溶體。7、連鑄系統(tǒng)的“三大件”，通常指

2、 整體塞棒、長(zhǎng)水口和浸入式水口，其化學(xué)組成主要為 A2O、SiC C SiQ 等。8、 高溫陶瓷涂層的施涂方法主要有燒結(jié)法或火焰噴涂、 等離子噴涂、低溫烘烤補(bǔ)強(qiáng)法和氣相沉積法等。9、 不定形耐火材料所用的結(jié)合劑按硬化特點(diǎn)分有水硬性結(jié)合劑、熱硬性結(jié)合劑、氣硬性結(jié)合劑和火硬性結(jié)合劑。10、 鎂鋁尖晶石的合成屬固相反應(yīng)燒結(jié)，影響其合成質(zhì)量的因素主要為原料純度或細(xì)度、 外加劑、燒成溫度 。二、選擇題（10分，每題5分）1、不同耐火材料所對(duì)應(yīng)的化學(xué)礦物組成特征1個(gè)0.83分材質(zhì)主晶相取有害雜質(zhì)硅磚剛玉-莫來(lái)石澆注料鎂鋁碳磚方鎂石；CaQK2O,Nc2O;剛玉；AI2O3；鱗石英。2、白云石耐火材料抵抗富

3、鐵渣侵蝕能力的順序：匸_購(gòu)_，在1條件下更是如此。1個(gè)1.25分理論白云石；高鈣白云石；富鎂白云石；氧化;還原。三、判斷簡(jiǎn)答題（28分，每題7分）1、耐火度愈高磚愈好。答：錯(cuò)。（2.5分）耐火度是指耐火材料在無(wú)荷重條件下抵抗高溫而不熔化的特性。而耐火材料在使用過(guò)程 中不可能無(wú)荷重，因此，耐火度只能作為一個(gè)相對(duì)指標(biāo)。 （4.5 分 ）2、水泥因含有一定數(shù)量 CaO,所以，為提高高溫性能，澆注料應(yīng)該采用超低水泥或無(wú)水泥 結(jié)合。答：錯(cuò)。 （2.5 分）澆注料向低水泥或無(wú)水泥方向發(fā)展主要是指 AbO3-SiQ系耐火材料，AI2O3、SiQ、CaO等 高溫下易形成低熔物影響高溫性能，而剛玉或高純鋁鎂系澆

4、注料采用水泥結(jié)合，問(wèn)題不 大。 （4.5分）3、二次莫來(lái)石化因伴隨體積膨脹，所以，在生產(chǎn)中應(yīng)盡可能地避免。 答：錯(cuò)。 （2.5 分）二次莫來(lái)石化主要是指高鋁磚生產(chǎn)中結(jié)合粘土的 SiC2與高鋁熟料的AI2O3反應(yīng)生成莫來(lái) 石，并伴隨體積膨脹，因此，在生產(chǎn)高鋁磚過(guò)程中應(yīng)盡可能地避免。但是，在生產(chǎn)高荷 軟耐火材料或低蠕變磚時(shí)， 其原理正是利用這種反應(yīng)產(chǎn)生的一定體積膨脹效應(yīng)。 （4.5 分）4、石墨能在鋼鐵熔體中溶解，對(duì)其有一定污染，因此，碳復(fù)合耐火材料前途黯淡。 答：錯(cuò)。 （2.5 分）石墨盡管高溫下對(duì)鋼水有一定污染，但石墨熔點(diǎn)高、熱膨脹系數(shù)小、熱導(dǎo)率高、不易被 渣潤(rùn)濕，因此，碳復(fù)合耐火材料具有優(yōu)異

5、的熱震穩(wěn)定性、抗渣滲透性。所以，在冶煉條 件苛刻的關(guān)鍵部位仍然需要碳復(fù)合耐火材料。 （4.5 分）四、論述題（ 42分，每題 14 分）1、試區(qū)別熱剝落、結(jié)構(gòu)剝落、機(jī)械剝落所形成的主要原因，并說(shuō)明提高這些性能的主要措施。答：熱剝落：熱震穩(wěn)定性；結(jié)構(gòu)剝落：渣滲透；機(jī)械剝落：機(jī)械沖擊。2.5 分主要措施：熱剝落： 1）熱膨脹系數(shù)??； 2）導(dǎo)熱率高； 3）彈性模量??； 4）微裂紋； 5）少量液相；6）晶須； 7）合適強(qiáng)度。（至少 3 種） 4.5分結(jié)構(gòu)剝落： 1）保證和提高原料的純度，改善制品的化學(xué)礦物組成；2）提高體積密度，降低氣孔率；3）引入不潤(rùn)濕外加物，提高直接結(jié)合率，增大二面角；4） 增大渣

6、的粘度。（至少 2 種）4分機(jī)械剝落： 1）骨料硬度； 2）泥料粒度組成； 3）氣孔率； 4）結(jié)合性質(zhì)?；蛘?1）提高密度； 2）增大強(qiáng)度； 3）制品的礦物組成，如固相、液相比例等；4）組織結(jié)構(gòu)，降低氣孔率； 5）提高材料顆粒結(jié)合的牢固性。（至少2 種） 3 分2、碳復(fù)合耐火材料的技術(shù)關(guān)鍵之一是選擇合適的抗氧化劑。試寫出四種抗氧化劑，并舉一 例從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)上說(shuō)明抗氧化劑的作用原理。答：抗氧化劑：Al、Si、SiC合金或其它（略）等。4分熱力學(xué)：抗氧化劑奪氧能力，或與氧反應(yīng)的 G小于石墨與氧反應(yīng)的 G。5分動(dòng)力學(xué)：抗氧化劑與氧反應(yīng)后形成化合物，或固相或液相（低熔物），有時(shí)還伴隨一定 體積 膨

7、 脹， 因此 ， 體積 密度 提 高， 氣孔 率 降低 。 氧向 內(nèi)滲 透 能 力 降低 。5分3、我國(guó)是世界耐火材料大國(guó)，但高資源消耗、高能耗、高環(huán)境污染仍然是耐火材料產(chǎn)業(yè)發(fā) 展中的重要問(wèn)題。試選擇其中任何方面介紹你的認(rèn)識(shí)或提出你的設(shè)想。答： 高資源消耗：優(yōu)質(zhì)、高效、廢棄物再生利用。 高能耗：不定形耐火材料、輕質(zhì)耐火材料。 高環(huán)境污染： 開發(fā)無(wú)鉻耐火材料、 環(huán)保瀝青、 環(huán)保結(jié)合劑、 除塵系統(tǒng)、 廢棄物再生利用。（只要某一方面或多方面談到 2點(diǎn)即可）1點(diǎn) 7分武漢理工大學(xué)2007耐材B標(biāo)答一、填空題 （20分，每題2分）1、耐火材料的顯氣孔率是指 開口氣孔 體積占 總氣孔 體積的百分比例。2、

8、 與非等軸晶系的材料相比，一般氧化物材料的熱膨脹率較大，熱導(dǎo)率較 大。3、 彈性模量（巳是耐火材料的 力 學(xué)性能，其值越大，說(shuō)明在相同的應(yīng)力作用下，變形越 小。4、 硅磚生產(chǎn)中礦化劑的礦化能力主要取決于所加礦化劑與SiQ形成液相的開始形成溫度， 液相的數(shù)量、粘度、潤(rùn)濕能力和其結(jié)構(gòu)。5、 連鑄“三大件”是指整體塞棒、長(zhǎng)水口和浸入式水口 ，其材質(zhì)主要為鋁碳質(zhì)。6、“三石”指 藍(lán)晶石、硅線石、紅柱石，其中加熱發(fā)生膨脹最大的是 藍(lán)晶石。7、 亞白剛玉的熔制是通過(guò)添加無(wú)煙煤等還原劑，除掉鋁磯土中的SiO2、_Fe2O3_和部分TiO2 等得到。8、金屬陶瓷是一種由 金屬 或 合金 同陶瓷所組成的非均質(zhì)的

9、復(fù)合材料。9、耐火纖維的噴吹質(zhì)量與熔液的 粘度、表面張力以及噴吹 速度 有關(guān)。10、 AbO3-SiQ系耐火材料的高溫力學(xué)性能主要取決于其結(jié)晶效應(yīng)和玻璃效應(yīng)。二、選擇題（10分，第1題每空0.5分，第2題每空1分）1、不同耐火材料所對(duì)應(yīng)的燒成條件及主晶相材質(zhì)燒成氣氛主晶相硅磚39莫來(lái)石磚48鎂鋁磚16鋁碳滑板27弱氧化氣氛；還原氣氛；弱還原氣氛；氧化氣氛；氮化氣氛方鎂石；剛玉；莫來(lái)石；鱗石英；尖晶石2、白云石質(zhì)耐火材料抵抗富鐵渣侵蝕能力的順序：_3_丄 2，而抵抗富硅渣侵蝕能力 的順序：_2_ 丄。理論白云石；高鈣白云石；富鎂白云石。三、判斷簡(jiǎn)答題（20分，每題5分）1、結(jié)構(gòu)剝落是熱震引起的材

10、料結(jié)構(gòu)破壞而導(dǎo)致的剝落。答：錯(cuò)。熱剝落是熱震引起的剝落，渣引起的材料變質(zhì)導(dǎo)致剝落為結(jié)構(gòu)剝落。2、相同氣孔率的條件下，氣孔大而集中的耐火材料隔熱性能比氣孔小而均勻的耐火材料優(yōu) 越。答：錯(cuò)。氣孔大而集中，因空氣對(duì)流和耐火材料顆粒較高的導(dǎo)熱性，其隔熱性能比氣孔小而 均勻的耐火材料差。3、非氧化物如賽?。⊿ialon）、氮氧化鋁（Alon）等由于容易氧化，因此，非氧化物復(fù)合耐火材料前途黯淡答：錯(cuò)。非氧化物一般都易氧化，且有些還易水化，但主要為原子結(jié)構(gòu)，共價(jià)鍵化合物，強(qiáng) 度大，不易被熔渣、鋼水（鐵水）潤(rùn)濕，抗渣侵蝕及滲透性強(qiáng)，不會(huì)給鋼水增碳，因此， 非氧化物復(fù)合耐火材料是煉鐵或含碳系統(tǒng)的理想耐火材料，在

11、某些情況下可取代碳復(fù)合 耐火材料，故前途不能說(shuō)黯淡。4、向水泥結(jié)合澆注料中加水，主要是為了保證澆注料能夠澆注。答：錯(cuò)。向澆注料中加水，除了使?jié)沧⒘暇哂幸欢鲃?dòng)性，保證澆注外，主要是為了讓水泥 與水反應(yīng)形成相應(yīng)水合物，導(dǎo)致澆注料產(chǎn)生強(qiáng)度。四、論述題（ 50分，每題 10 分）1、熱風(fēng)爐用硅線石質(zhì)磚抗蠕變性是衡量其優(yōu)劣的重要物理性能指標(biāo)。試述影響這種材料抗 蠕變性的因素。答： 影響因素：（ 1）純度愈高，抗蠕變性愈好；雜質(zhì)愈多，抗蠕變性愈差。（2）結(jié)晶相 / 玻璃相比例愈高，抗蠕變性愈好，反之愈差。（3）結(jié)晶相晶粒愈細(xì)，晶界愈多，顆粒愈細(xì)，抗蠕變性愈差。（4）玻璃相形成溫度愈高，粘度愈高，抗蠕變性

12、愈好。（5）結(jié)晶相呈針狀、棒狀、柱狀網(wǎng)絡(luò)交叉，抗蠕變性愈好。（6）結(jié)晶相與玻璃相之間無(wú)反應(yīng)或溶解，一般抗蠕變性更好。（7）還原氣氛較氧化氣氛下， 抗蠕變性更差，或升溫速度愈快，抗蠕變性偏 高。2、隨著爐外精煉技術(shù)的發(fā)展，剛玉尖晶石和礬土尖晶石耐火材料已經(jīng)成為鋼包內(nèi)襯的 主要材料。試述這類鋼包材料的尖晶石的引入方式、尖晶石的種類及其基本特性。答： 1）引入方式以鎂砂或 MgO 引入；以預(yù)合成鎂鋁尖晶石引入。2）分類按化學(xué)組成分：高檔（ Al2O3 合成）、低檔（礬土合成）按礦物組成分：富鎂、理論、富鋁按工藝分：電熔、燒結(jié)（一步法、二步法、一步半法）按燒結(jié)程度分：死燒、輕燒3）基本特性高檔尖晶石純

13、度高，耐火性好，抗渣侵蝕性好，與低檔比，難燒，價(jià)格也高。富鋁尖晶石較理論尖晶石、富鎂尖晶石難燒，但前者缺陷多，抗渣滲透性較后者 強(qiáng)，而后者抗渣侵蝕性相對(duì)較好。電熔尖晶石晶粒粗大，晶界少，而燒結(jié)尖晶石正好相反，因此，前者抗渣侵蝕性 強(qiáng)，后者抗熱震性好。3、不定形耐火材料因生產(chǎn)工藝不同種類繁多，其關(guān)鍵通常是采用合適的結(jié)合劑。請(qǐng)各舉一例說(shuō)明不定形耐火材料主要有哪些結(jié)合劑 答：1）按時(shí)間：暫時(shí)性結(jié)合劑和永久性結(jié)合劑，如瀝青、硫酸鋁。2）按性質(zhì)：有機(jī)結(jié)合劑和無(wú)機(jī)結(jié)合劑，如樹脂、鹵水。3）按硬化方式：熱硬性，如磷酸二氫鋁氣硬性，如水玻璃水硬性，如純鋁酸鈣水泥火硬性，如陶瓷結(jié)合（尖晶石等）4）按結(jié)合方式：水

14、合結(jié)合和凝聚結(jié)合，如水泥、硅微粉。4、碳復(fù)合耐火材料低碳化是耐火材料發(fā)展方向之一，但低碳化勢(shì)必導(dǎo)致抗渣侵蝕及滲透、 抗熱震性降低。試述低碳鎂碳磚開發(fā)中可能采取的措施。答：解決辦法:（1）添加導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性好的金屬或合金等；（2）添加非氧化物如 Sialon或Alon或S3N4或SiC等；（3） 添加低熱膨脹系數(shù)材料或引入微裂紋或抗渣性強(qiáng)的材料，如ZrO2或鋯剛玉等;（4）采用超細(xì)石墨取代天然石墨；（5）添加納米碳管、納米碳纖維或晶須等；（6）改變顆粒級(jí)配，適當(dāng)增大臨界顆粒尺寸。5、節(jié)能減排和應(yīng)對(duì)氣候變化已經(jīng)成為我國(guó)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)重要而緊迫的任務(wù)。試 從耐火材料角度介紹你的認(rèn)識(shí)或提出你的

15、設(shè)想。答：高資源消耗：優(yōu)質(zhì)、高效、廢棄物再生利用。高能耗：不定形耐火材料、輕質(zhì)耐火材料。高環(huán)境污染：開發(fā)無(wú)鉻耐火材料、環(huán)保瀝青、環(huán)保結(jié)合劑、除塵系統(tǒng)、廢棄物再生利用。2003級(jí)耐火材料工藝學(xué)試題一、 填空（每題2分）1耐火材料是指耐火度不低1580C的無(wú)機(jī)非金屬材料，其性能主要取決于 化學(xué) 組成和物 相組成；2顯氣孔率是指制品中 所有開口氣孔體積與其總氣孔體積 的比值；3耐火材料的熱膨脹、熱導(dǎo)率是指其學(xué)方面的物理性質(zhì)，一般情況下，晶體結(jié)構(gòu)對(duì)稱性愈強(qiáng)，熱膨脹率愈 高，晶體結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，熱導(dǎo)率愈 低；4為了使硅磚中大量形成鱗石英，通常采用的礦化劑有CaO EeQ。5硅酸鋁質(zhì)耐火材料是以 ALzQ和S

16、iO2為基本化學(xué)組成的耐火材料，我國(guó)高鋁磯土原料的主 要礦物組成是7水鋁石和高嶺石，其中 等磯土熟料比等磯土熟料難燒結(jié)；6天然產(chǎn)的無(wú)水硅酸鋁原料“三石”是指 藍(lán)晶石、硅線石、紅柱石，其加熱膨脹效應(yīng)最大 的：藍(lán)晶石;7鎂碳磚的主要原料是 氧化鎂和石墨以及碳質(zhì)結(jié)合劑，鋁碳質(zhì)制品主要應(yīng)用于連鑄系統(tǒng)的“三 大件”，也即 長(zhǎng)水口、浸入式水口 和整體塞棒；8主晶相是指決定耐火材料性質(zhì)的主要礦相， 直接結(jié)合指高熔點(diǎn)主晶相之間或主晶相與次晶 相間直接接觸產(chǎn)生結(jié)晶網(wǎng)絡(luò) 的結(jié)合，陶瓷結(jié)合指耐火制品主晶相之間由低熔點(diǎn)的硅酸鹽相（非晶質(zhì)和晶質(zhì)）連接在一起而形成的結(jié)合，鎂磚的主晶相是方鎂石，鎂鋁磚（AI2Q5-10%）

17、的主晶相是 方鎂石-尖晶石 ；9不定形耐火材料通常是指原料經(jīng)混合后不需機(jī)壓 成型和高溫煅燒的散狀料和預(yù)制塊。根據(jù) 美國(guó)材料測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，普通水泥結(jié)合澆注料CaO為2.5%低水泥結(jié)合澆注料CaO為2.51.0 % 超低水泥結(jié)合澆注料CaO為1.00.2 %無(wú)水泥結(jié)合澆注料CaO為0.2 %10白云石耐火材料按化學(xué)組成分有高鈣白云石、理論白云石和富鎂白云石之分，它們抵抗富硅渣侵蝕能力的順序：高鈣白云石 理論白云石 富鎂白云石，抵抗富鐵渣侵蝕能力的順 序：富鎂白云石 理論白云石 高鈣白云石，并且，還原氣氛下抵抗富鐵渣侵蝕能力 優(yōu)于于 氧化氣氛下。二、 判斷題（每題2 分）（對(duì)：2,錯(cuò)：X）1耐火材料的耐

18、火度就是熔點(diǎn)，耐火度愈高，使用溫度愈高；（）2石英、方石英和鱗石英具有相同的晶體結(jié)構(gòu)，但化學(xué)組成不同；（）3鋯英石耐火材料又稱鋯石耐火材料；（）4各種耐火磚坯在燒成階段都產(chǎn)生體積收縮；（）5莫來(lái)石制品幾乎都是由天然莫來(lái)石制備的；（）6賽?。⊿ialon ）是AbO與SisN在高溫下形成的一類固溶體；（）7基質(zhì)是指構(gòu)成制品結(jié)構(gòu)的主體且熔點(diǎn)較高的晶體；（）8天然耐火原料通常含有一定的灼減，所以需要煅燒后才能大量使用；（）9熱剝落主要由渣滲透所引起的，而結(jié)構(gòu)剝落主要指熱震所引起的破壞。（）10相同氣孔率的條件下，氣孔大而集中的耐火材料絕熱效果優(yōu)于氣孔小而均勻的耐火材料；（ ）三、 問(wèn)答題（每題15分）1耐火度、荷重軟化溫度