耐火材料試題及答案

1、武漢理工大學 2007 耐材 A 標答一、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性能、力學性能、熱學性能、和高溫使用性能。2、材料的化學組成越復雜，添加成分形成的固溶體越多，其熱導率越?。壕w結構愈簡單，熱導率越大。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1470Co4、相同氣孔率的條件下，氣孔大而集中的耐火材料熱導率比氣孔小而均勻的耐火材料.大。5、“三石”指藍晶石、紅柱石、硅線石,其中體積膨脹居中的是硅線石。6、賽?。⊿ialon）是指S3N4與AlOg在高溫下形成的一類固溶體。7、連鑄系統(tǒng)的“三大件”，通常指整體塞棒、長水口

2、和浸入式水口，具化學組成主要為Al2O3、SiGGSQ等。8、高溫陶瓷涂層的施涂方法主要有燒結法或火焰噴涂、等離子噴涂、低溫烘烤補強法和氣相沉積法等。9、不定形耐火材料所用的結合劑按硬化特點分有水硬性結合劑、熱硬性結合劑、上硬性結合劑和火硬性結合劑。10、鎂鋁尖晶石的合成屬固相反應燒結，影響其合成質量的因素主要為原料純度或細雪外加劑、燒成溫度。二、選擇題（10分，每題5分）1、不同耐火材料所對應的化學礦物組成特征1個分材質主品相最有害雜質硅磚剛玉-莫來石澆注料鎂鋁碳磚方鎂石；CaQK2O,NaO；剛玉；AI2O3;鱗石英。2、白云石耐火材料抵抗富鐵渣侵蝕能力的順序：在5L條件下更是如此。1個分

3、理論白云石；高鈣白云石；富鎂白云石；氧化；還原。三、判斷簡答題（28分，每題7分）1、耐火度愈高磚愈好。答：錯。分）耐火度是指耐火材料在無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程中不可能無荷重，因此，耐火度只能作為一個相對指標。分）2、水泥因含有一定數(shù)量CaO,所以，為提高高溫性能，澆注料應該采用超低水泥或無水泥結合。答：錯。分）澆注料向低水泥或無水泥方向發(fā)展主要是指Al2O3-SiO2系耐火材料，Al2O3、SiO2、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注料采用水泥結合，問題不大。分）3、二次莫來石化因伴隨體積膨脹，所以，在生產(chǎn)中應盡可能地避免。答：錯。

4、分）二次莫來石化主要是指高鋁磚生產(chǎn)中結合粘土的SiO2與高鋁熟料的AI2O3反應生成莫來石，并伴隨體積膨脹，因此，在生產(chǎn)高鋁磚過程中應盡可能地避免。但是，在生產(chǎn)高荷軟耐火材料或低蠕變磚時，其原理正是利用這種反應產(chǎn)生的一定體積膨脹效應。分）4、石墨能在鋼鐵熔體中溶解，對其有一定污染，因此，碳復合耐火材料前途黯淡。答：錯。分）石墨盡管高溫下對鋼水有一定污染，但石墨熔點高、熱膨脹系數(shù)小、熱導率高、不易被渣潤濕，因此，碳復合耐火材料具有優(yōu)異的熱震穩(wěn)定性、抗渣滲透性。所以，在冶煉條件苛刻的關鍵部位仍然需要碳復合耐火材料。分）四、論述題（42分，每題14分）1、試區(qū)別熱剝落、結構剝落、機械剝落所形成的主要

5、原因，并說明提高這些性能的主要措施。答：熱剝落：熱震穩(wěn)定性；結構剝落：渣滲透；機械剝落：機械沖擊。分主要措施：熱剝落：1）熱膨脹系數(shù)?。?）導熱率高；3）彈性模量?。?）微裂紋；5）少量液相；6）晶須；7）合適強度。（至少3種）分結構剝落：1）保證和提高原料的純度，改善制品的化學礦物組成；2）提高體積密度，降低氣孔率；3）引入不潤濕外加物，提高直接結合率，增大二面角；4）增大渣的粘度。（至少2種）4分機械剝落：1）骨料硬度；2）泥料粒度組成；3）氣孔率；4）結合性質?；蛘?）提高密度；2）增大強度；3）制品的礦物組成，如固相、液相比例等；4）組織結構，降低氣孔率；5）提高材料顆粒結合的牢固性。

6、（至少2種）3分2、碳復合耐火材料的技術關鍵之一是選擇合適的抗氧化劑。試寫出四種抗氧化劑，并舉一例從熱力學和動力學上說明抗氧化劑的作用原理。答：抗氧化劑：Al、Si、SiG合金或其它（略）等。4分熱力學：抗氧化劑奪氧能力，或與氧反應的G小于石墨與氧反應的Go5分動力學：抗氧化劑與氧反應后形成化合物，或固相或液相（低熔物），有時還伴隨一定體積膨脹，因此，體積密度提高，氣孔率降低。氧向內滲透能力降低。5分3、我國是世界耐火材料大國，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)展中的重要問題。試選擇其中任何方面介紹你的認識或提出你的設想。答：高資源消耗：優(yōu)質、高效、廢棄物再生利用。高能耗：不

7、定形耐火材料、輕質耐火材料。高環(huán)境污染：開發(fā)無鉻耐火材料、環(huán)保瀝青、環(huán)保結合劑、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點即可）1點7分武漢理工大學2007耐材B標答一、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、與非等軸晶系的材料相比，一般氧化物材料的熱膨脹率較上，熱導率較大。3、彈性,g量（E）是耐火材料的力學性能,其值越大，說明在相同的應力作用下，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、潤濕能力和其結構。5、連鑄“三大件”是指整體塞棒、長水口和浸入式水口，其

8、材質主要為鋁碳質。6、“三石”指藍晶石、硅線石、紅柱石,其中加熱發(fā)生膨脹最大的是藍晶石。7、亞白剛玉的熔制是通過添加無煙煤等還原劑，除掉鋁磯土中的SQ、Fe2O3和部分TiO2等得到。8、金屬陶瓷是一種由金屬或合金同陶卷所組成的非均質的復合材料。9、耐火纖維的噴吹質量與熔液的粘度、表面張力以及噴吹速度有關。10、Al2O3-SiO2系耐火材料的高溫力學性能主要取決于其結晶效應和玻璃效應。二、選擇題（10分，第1題每空分，第2題每空1分）1、不同耐火材料所對應的燒成條件及主晶相材質燒成氣氛主品相硅磚39莫來石情48鐵鋁磚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；

9、剛玉；莫來石；鱗石英；尖晶石2、白云石質耐火材料抵抗富鐵渣侵蝕能力的順序：工。2,而抵抗富硅渣侵蝕能力的順序：_2_工2。理論白云石；高鈣白云石；富鎂白云石。三、判斷簡答題（20分，每題5分）1、結構剝落是熱震引起的材料結構破壞而導致的剝落。答：錯。熱剝落是熱震引起的剝落，渣引起的材料變質導致剝落為結構剝落。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。氣孔大而集中，因空氣對流和耐火材料顆粒較高的導熱性，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，非氧化物復合耐火材料前途黯淡。答

10、：錯。非氧化物一般都易氧化，且有些還易水化，但主要為原子結構，共價鍵化合物，強度大，不易被熔渣、鋼水（鐵水）潤濕，抗渣侵蝕及滲透性強，不會給鋼水增碳，因此，非氧化物復合耐火材料是煉鐵或含碳系統(tǒng)的理想耐火材料，在某些情況下可取代碳復合耐火材料，故前途不能說黯淡。4、向水泥結合澆注料中加水，主要是為了保證澆注料能夠澆注。答：錯。向澆注料中加水，除了使?jié)沧⒘暇哂幸欢鲃有?，保證澆注外，主要是為了讓水泥與水反應形成相應水合物，導致澆注料產(chǎn)生強度。四、論述題（50分，每題10分）1、熱風爐用硅線石質磚抗蠕變性是衡量其優(yōu)劣的重要物理性能指標。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

11、蠕變性愈好；雜質愈多，抗蠕變性愈差。（2）結晶相/玻璃相比例愈高，抗蠕變性愈好，反之愈差。（3）結晶相晶粒愈細，晶界愈多，顆粒愈細，抗蠕變性愈差。（4）玻璃相形成溫度愈高，粘度愈高，抗蠕變性愈好。（5）結晶相呈針狀、棒狀、柱狀網(wǎng)絡交叉，抗蠕變性愈好。（6）結晶相與玻璃相之間無反應或溶解，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、隨著爐外精煉技術的發(fā)展，剛玉一尖晶石和磯土一尖晶石耐火材料已經(jīng)成為鋼包內襯的主要材料。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）引入方式一以鎂砂或MgO引入；一以預合成鎂鋁尖晶石引入。2）分

12、類按化學組成分：高檔（AI2O3合成）、低檔（磯土合成）按礦物組成分：富鎂、理論、富鋁一按工藝分：電熔、燒結（一步法、二步法、一步半法）一按燒結程度分：死燒、輕燒3）基本特性一高檔尖晶石純度高，耐火性好，抗法侵蝕性好，與低檔比，難燒，價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，而后者抗渣侵蝕性相對較好。電熔尖晶石晶粒粗大，晶界少，而燒結尖晶石正好相反，因此，前者抗渣侵蝕性強，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，其關鍵通常是采用合適的結合劑。請各舉一例說明不定形耐火材料主要有哪些結合劑。答：1）按時間：暫時性結合劑和永久性結合劑，如瀝青

13、、硫酸鋁。2）按性質：有機結合劑和無機結合劑，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，如陶瓷結合（尖晶石等）4）按結合方式：水合結合和凝聚結合，如水泥、硅微粉。4、碳復合耐火材料低碳化是耐火材料發(fā)展方向之一，但低碳化勢必導致抗渣侵蝕及滲透、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）添加導熱性、導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的材料，如ZrO2或皓剛玉等；（4）采用超細石墨取代天然石墨；（5）添加納米碳管、納米

14、碳纖維或晶須等；（6）改變顆粒級配，適當增大臨界顆粒尺寸。5、節(jié)能減排和應對氣候變化已經(jīng)成為我國當前經(jīng)濟社會發(fā)展的一項重要而緊迫的任務。試從耐火材料角度介紹你的認識或提出你的設想。答：高資源消耗：優(yōu)質、高效、廢棄物再生利用。高能耗：不定形耐火材料、輕質耐火材料。高環(huán)境污染：開發(fā)無鉻耐火材料、環(huán)保瀝青、環(huán)保結合劑、除塵系統(tǒng)、廢棄物再生利用。2003級耐火材料工藝學試題填空（每題2分）1耐火材料是指耐火度不低1580c的無機非金屬材料,其性能主要取決于化學組成和物相組成;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、熱導率是指其熱學方面的物理性質,一般情況下，晶體結

15、構對稱性愈強，熱膨脹率愈近，晶體結構愈復雜，熱導率愈低；4為了使硅磚中大量形成鱗石英，通常采用的礦化劑有CaOFeQ。5硅酸鋁質耐火材料是以處9和陋為基本化學組成的耐火材料，我國高鋁研土原料的主要礦物組成是水鋁石和高嶺石,其中等磯土熟料比等磯土熟料難燒結；6天然產(chǎn)的無水硅酸鋁原料“三石”是指藍天石、硅線石、紅柱石,其加熱膨脹效應最大的：藍晶石;7鎂碳磚的主要原料是氧化鎂和石墨以及碳質結合劑、鋁碳質制品主要應用于連鑄系統(tǒng)的“三大件”，也即長水口、浸入式水口和整體塞棒；8主品相是指決定耐火材料性質的主要礦相，直接結合指高熔點主品相之間或主品相與次品相間直接接觸產(chǎn)生結晶網(wǎng)絡的結合,陶瓷結合指耐火制品

16、主品相之間由低熔點的硅酸鹽相（非品質和品質）連接在一起而形成的結合,鎂磚的主晶相是方鎂石,鎂鋁磚（A12Q5-10%）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)混合后不需機壓成型和高溫煨燒的散狀料和預制塊。根據(jù)美國材料測試標準，普通水泥結合澆注料CaO»%低水泥結合澆注料CaO»%超低水泥結合澆注料CaO%無水泥結合澆注料CaO»先10白云石耐火材料按化學組成分有高鈣白云石、理論白云石和富鐵白云石之分、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

17、能力優(yōu)于于氧化氣氛下。2、 判斷題（每題2分）（對：V,錯：X）1耐火材料的耐火度就是熔點，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構，但化學組成不同；（）3培英石耐火材料又稱結石耐火材料；（）4各種耐火磚坯在燒成階段都產(chǎn)生體積收縮；（）5莫來石制品幾乎都是由天然莫來石制備的；（）6賽?。⊿ialon）是Al2Q與Si3M在高溫下形成的一類固溶體；（）7 基質是指構成制品結構的主體且熔點較高的晶體；（）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，而結構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；（）3、 問答題（每題15分）1 耐火度、荷重軟化溫度和高溫蠕變是