北京科技大學(xué)耐火材料期末復(fù)習(xí)

1、基質(zhì)：基質(zhì)是耐火材料中大晶體或骨料間隙中存在的物質(zhì)。 主晶相：主晶相是指構(gòu)成耐火制品結(jié)構(gòu)的主體且熔點(diǎn)較高的晶相 耐火度：耐火度是指耐火材料在無荷重時抵抗高溫作用而不熔化的性能。 顯微結(jié)構(gòu)：在光學(xué)和電子顯微鏡下分辨出的試樣中所含有相的種類及各相的數(shù)量、形狀、大 小、分布取向和它們相互之間的關(guān)系，稱為顯微結(jié)構(gòu)。 陶瓷結(jié)合：又稱為硅酸鹽結(jié)合，其結(jié)構(gòu)特征是耐火制品主晶相之間由低熔點(diǎn)的硅酸鹽非晶質(zhì) 和晶質(zhì)聯(lián)結(jié)在一起而形成結(jié)合。 直接結(jié)合：指耐火制品中，高熔點(diǎn)的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) 的一種結(jié)合，而不是靠低熔點(diǎn)的硅鎂酸鹽相產(chǎn)生結(jié)合。 混練：使兩種以上不均勻的物料的成分和顆粒均勻化

2、，促進(jìn)顆粒接觸和塑化的操作過程稱混 煉。 液相燒結(jié)：凡有液相參加的燒結(jié)過程；液相起到促進(jìn)燒結(jié)和降低燒結(jié)溫度的作用。 低水泥澆注料：由水泥帶入的CaC含量一般在1.0-2.5%之間的反絮凝澆注料。 熱硬性結(jié)合劑：熱硬性結(jié)合劑是指在常溫下硬化很慢和強(qiáng)度很低，而在高于常溫但低于燒結(jié) 溫度下可較快的硬化的結(jié)合劑 水硬性結(jié)合劑：水硬性結(jié)合劑是必須同水進(jìn)行反應(yīng)并在潮濕介質(zhì)中養(yǎng)護(hù)才可逐漸凝結(jié)硬化的 結(jié)合劑 氣硬性結(jié)合劑：氣硬性結(jié)合劑是在大氣中和常溫下即可逐漸凝結(jié)硬化而具有相當(dāng)高強(qiáng)度的結(jié) 合劑 減水劑：保持澆注料流動值基本不變的條件下，可顯著降低拌和用水量的物質(zhì)稱為減水劑 彈性后效：坯體壓制時，外部壓力被內(nèi)部

3、彈性力所均衡，當(dāng)外力取消時，內(nèi)部彈性力被釋放 出來，引起坯體膨脹的作用稱為彈性后效 荷重軟化點(diǎn)：以壓縮 0.6%時的變形溫度作為被測材料的荷重軟化溫度，即荷重軟化點(diǎn) 鎂碳磚：鎂碳磚是以燒結(jié)鎂砂或電熔鎂砂為主要原料，并加入適量的石墨和含碳質(zhì)有機(jī)結(jié)合 劑而制成的鎂質(zhì)制品。 電熔鎂砂：由天然菱鎂礦、水鎂石、輕燒鎂砂或燒結(jié)鎂砂在電弧爐中高溫熔融而成的鎂質(zhì)原 料 礦化劑：加入耐火材料中，在燒成過程中能促進(jìn)其他物質(zhì)轉(zhuǎn)變或結(jié)晶的少量物質(zhì)。 防氧化劑：含碳耐火材料采用金屬添加劑的作用在于抑制碳的氧化，被稱為防氧化劑 可塑性：物料受外力作用后發(fā)生變形而不破裂，在所施加使其變形的外力撤除后，變形的 形態(tài)仍保留而不

4、恢復(fù)原狀，這種性質(zhì)稱為可塑性。 熔鑄莫來石制品：由高鋁磯土或工業(yè)氧化鋁、 粘土或硅石進(jìn)行配料，在電弧爐內(nèi)熔融，再澆鑄 成型及退火制成的耐火制品稱為熔鑄莫來石制品。 再結(jié)晶碳化硅制品：再結(jié)晶碳化硅制品是一種無結(jié)合物的碳化硅制品，它是在不加入結(jié)合劑 的條件下，靠碳化硅晶粒的再結(jié)晶作用制成的。 水玻璃的模數(shù)：氧化硅與氧化鈉的分子比稱為水玻璃的模數(shù)。 搗打料：以粉粒狀耐火物料與結(jié)合劑組成的松散狀耐火材料稱為搗打料。 耐火泥：耐火泥也叫鋁酸鹽水泥，是以鋁磯土和石灰石為原料，經(jīng)煅燒制得的以鋁酸鈣為主 要成分、氧化鋁含量約為 50%勺熟料，再磨制成的水硬性膠凝材料。 簡答題： 1. 耐火材料按化學(xué)性質(zhì)分幾類

5、？這種分類的意義？ 酸性耐火材料、堿性耐火材料、中性耐火材料 此分類對了解耐火材料的化學(xué)性質(zhì)，判斷在使用過程中它們之間及耐火材料與接觸物間化學(xué) 作用情況有著重要意義。 2. 耐火材料的物理性質(zhì)主要取決于什么？ 耐火材料的化學(xué)組成和礦物組成。 3. 定性耐火材料生產(chǎn)的基本過程？各主要過程的目的是什么？ （1 ）顆粒組成及配料。顆粒組成應(yīng)符合最緊密堆積原理和有利于燒結(jié)。 （2）混煉。不同組分和粒度的物料與適量的結(jié)合劑經(jīng)混合和擠壓作用達(dá)到分布均勻和充分 潤濕的泥料的制備過程。 （3）成型。耐火材料借助外力和模型，成為具有一定尺寸、形狀和強(qiáng)度的坯體和制品的過 程。 （4）干燥。干燥的目的在于提高坯體的

6、機(jī)械強(qiáng)度和保證燒成初期能夠順利進(jìn)行。 （5）燒成。通過燒成過程中一系列物理化學(xué)變化，形成穩(wěn)定的組織結(jié)構(gòu)和礦物相，以獲得 制品的各種性質(zhì)。 4. 配料、混煉、成型和燒成的定義；燒成制度的定義。 配料：配料是將大、中、小顆粒狀和粉狀物料按一定比例進(jìn)行配合的工序。 混煉：使兩種以上不均勻物料的成分和顆粒均勻化，促進(jìn)顆粒接觸和塑化的操作過程。 成型：借助外力、工具和模型， 將材料加工成為具有一定尺寸、形狀和強(qiáng)度的胚體或制品的 過程。 燒成：將生坯高溫?zé)芍旅艿摹?具有新的穩(wěn)定礦物晶相和足夠強(qiáng)度的燒結(jié)體，這個高溫過程 稱為燒成。 燒成制度：對升溫過程、最高燒結(jié)溫度與保溫時間、降溫方式以及氣氛的控制。 5

7、. 液相燒結(jié)的作用？ （1）顆粒粒度與形狀：細(xì)顆粒有利于提高燒結(jié)致密化速度，便于獲得高的最終燒結(jié)密度。 在顆粒重排階段提高毛細(xì)管力便于固相顆粒在液相中移動。在溶解-再析出階段強(qiáng)化固相顆 粒之間和固相、液相間的物質(zhì)遷移加快燒結(jié)速度。另外，細(xì)小晶粒的燒結(jié)組織有利于獲得 性能優(yōu)異的燒結(jié)材料。此外，顆粒重排階段初期，顆粒形狀影響毛細(xì)管力大小，形狀復(fù)雜 導(dǎo)致顆粒重排阻力增加，球形顆粒有利于顆粒重排，形狀復(fù)雜的固相顆粒降低燒結(jié)組織的 均勻性，綜合力學(xué)性能可知在溶解 -再析出階段，顆粒形狀的影響較小。 （2） 液相的影響：液相的粘度愈低 ，它們對固相的浸潤愈好，愈有利于燒結(jié)。但液相粘度 降低和對固體浸潤性能

8、的改善并不一定總是有利于燒結(jié)的。液相對燒結(jié)過程的作用主耍為兩 部分：首先是在液相毛細(xì)管力和由于表面曲率不同而引起的壓力差的作用下所發(fā)生的固體顆 粒重排過程，在這部分作用中，液相對固相的浸潤性能起重要作用。其次為通過液相的重結(jié) 晶過程。 6. 主成分、雜質(zhì)、主晶相和基質(zhì)的定義。 主成分：它是耐火制品中構(gòu)成耐火基體的成分，是耐火材料的特性基礎(chǔ)。 雜質(zhì)：能與耐火基體作用而使耐火性能降低的氧化物或化合物。 主晶相：主晶相是指構(gòu)成耐火制品結(jié)構(gòu)的主體且熔點(diǎn)較高的晶相 基質(zhì)：基質(zhì)是耐火材料中大晶體或骨料間隙中存在的物質(zhì)。 7. 耐火材料顯微結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系？ 耐火材料顯微結(jié)構(gòu)兩種類型：一種是有硅酸鹽（硅酸鹽

9、晶體礦物或玻璃相）結(jié)合物膠結(jié)晶體 顆粒的結(jié)構(gòu)類型；另一種是有晶體顆粒直接交錯結(jié)合成結(jié)晶網(wǎng)。這種顯微結(jié)構(gòu)上的差別取決 于各相間的界面能和液相對固相的潤濕情況。屬于直接結(jié)合的結(jié)構(gòu)類型的制品的高溫性能 （高溫力學(xué)強(qiáng)度、抗渣性和熱震穩(wěn)定性）要優(yōu)越得多。 8. 耐火材料氣孔的種類及對性能的影響？ （1）封閉氣孔（2）開口氣孔（3）貫通氣孔 氣孔的存在主要影響材料的致密度，顯氣孔率高時，材料結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度低，抗渣性能弱。 9. 構(gòu)成耐火材料的主要化學(xué)元素？ 硅、鋁、鎂、鈣。 10. 耐火材料抗渣性的定義，提高耐火材料抗渣性的途徑？ 抗渣性：耐火材料在高溫下抵抗熔渣侵蝕作用而不被破壞的能力。 途徑：（1）保

10、證和提高原料的純度（2）選擇適宜的生產(chǎn)方法 11. 耐火度的定義？耐火度是耐火材料的最高使用溫度嗎？ 耐火度指耐火材料在無荷重時抵抗高溫作用而不熔化的性能。 耐火度不是耐火材料的最高使用溫度：耐火材料在使用中經(jīng)受高溫作用的同時，通常還伴有 荷重和溶劑作用，因而制品耐火度不能視為耐火材料最高使用溫度。 12荷重軟化點(diǎn)的定義及影響因素。各種耐火材料荷重軟化溫度的特點(diǎn) 定義：試樣壓縮 0.6% （即試樣壓縮0.3mm）時對應(yīng)的溫度，即荷重軟化點(diǎn)。 取決于材料的化學(xué)礦物組成： 晶相、晶體構(gòu)造和性狀（網(wǎng)絡(luò)骨架高；孤島狀低） ； 晶相及液相的數(shù)量及液相的粘度； 晶相及液相之間的相互作用 工藝條件：氣孔率低

11、、體積密度大，荷軟溫度較高 測試條件：升溫速度快，荷軟溫度較高 11. 抗熱震性的定義及影響因素。 熱震穩(wěn)定性：耐火材料抵抗溫度急劇變化而不被破壞的能力。 材料的熱膨脹系數(shù)；材料的導(dǎo)熱系數(shù)；緩沖熱應(yīng)力的因素（彈性模量的大小） 12. 何謂一次莫來石化？二次莫來石化？如何評價二次莫來石化所帶來的影響？ 一次莫來石化：高嶺石脫水后的偏高嶺石分解出來的AI2O3與SiO2反應(yīng)形成莫來石的過程。 二次莫來石化：鋁磯土中高嶺石脫水后的偏高嶺石分解出來的SiO2與水鋁石的AI2O3反應(yīng) 形成莫來石的過程。 影響：莫來石的反應(yīng)有一定的膨脹效應(yīng)，因此，對于高鋁磯土的燒結(jié)和高鋁磚的生產(chǎn)來說， 二次莫來石化是有害

12、的，通常需要采取相應(yīng)措施消減二次莫來石化的影響，例如在高鋁磚的 生產(chǎn)中，避免二次莫來石危害的措施：適當(dāng)提高煅燒溫度、調(diào)整配料組成、調(diào)整顆粒組成、 部分熟料和結(jié)合粘土共同細(xì)磨。但是，在高荷軟或低蠕變高鋁磚中，可以利用這一反應(yīng)過程 產(chǎn)生的微膨脹來抵消材料高溫下的收縮，有效地提高了材料的抗蠕變性能。所以，二次莫來 石化也有有利的一面。 13. 硅磚的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及形成原因，礦化劑的種類和作用。 硅磚結(jié)構(gòu)疏松，內(nèi)部孔隙較大。 硅磚的主要成分是 SiO2, SiO2在高溫下存在多晶轉(zhuǎn)變，硅磚中會有殘余石英存在，在使用 過程中它會繼續(xù)進(jìn)行晶型轉(zhuǎn)變，體積膨脹較大，易引起磚體結(jié)構(gòu)松散。 堿金屬氧化物、 FeO M

13、nO CaO MgO 礦化劑作用：加速石英在燒成時轉(zhuǎn)變?yōu)榈兔芏鹊淖凅w（鱗石英和方石英）而不顯著降低其耐火 度。還能防止磚坯燒成時因發(fā)生急劇膨脹而產(chǎn)生的松散和開裂 14. 莫來石、菱鎂礦、白云石、鎂鋁尖晶石和鎂鎂橄欖石的分子式。 莫來石：3AI2O3 2SiO2 菱鎂礦：MgCO3 白云石：CaCO3 MgCO3 鎂鋁尖晶石：MgO Al2O3 鎂橄欖石：2MgO- SiO2 15. 鎂質(zhì)耐火材料的種類和特點(diǎn)。 種類：冶金鎂砂、鎂磚、鎂硅磚、鎂鋁磚、鎂鈣磚、鎂碳磚等。 特點(diǎn)：鎂質(zhì)耐火材料的耐火度高，對堿性渣和鐵渣有很好的抵抗性。 16. 論述直接結(jié)合鎂鉻磚、再結(jié)合和半再結(jié)合鎂鉻磚的性能特點(diǎn)、生產(chǎn)

14、工藝和使用情況？ (1 )直接結(jié)合鎂鉻磚。直接結(jié)合鎂鉻磚采用高純鎂砂和鉻礦精礦生產(chǎn)的鎂鉻磚，其雜質(zhì)含 量少，燒成溫度高(1700 C),高溫礦物相的直接結(jié)合率高，具有高抗侵蝕性、高強(qiáng)度、 耐腐蝕及優(yōu)良的抗熱震性。應(yīng)用于水泥回轉(zhuǎn)窯、煉鋼電爐襯、玻璃窯蓄熱室、石灰窯、混鐵 爐等。 (2) 再結(jié)合鎂鉻磚。用電熔鎂砂為原料按合適的化學(xué)與粒度組成配合，經(jīng)混煉、高壓成型、 1800 C高溫?zé)啥?。制品中直接結(jié)合程度高，雜質(zhì)含量少，具有優(yōu)良的高溫強(qiáng)度、高溫體 積穩(wěn)定性、耐腐蝕和抗侵蝕性。 應(yīng)用于VOD爐渣線，重有色金屬轉(zhuǎn)爐風(fēng)口區(qū)， 閃速爐反應(yīng)塔、 沉淀池，堿性耐火材料窯爐高溫帶等。 (3 )半再結(jié)合鎂鉻磚

15、。采用部分電熔鎂砂為原料生產(chǎn)的鎂鉻磚。其性能介于直接結(jié)合鎂鉻 磚和再結(jié)合鎂鉻磚之間。使用情況與再結(jié)合鎂鉻磚差不多。 17. 碳化硅制品的種類；氮化硅結(jié)合碳化硅磚的工藝特點(diǎn)。 種類：氧化物結(jié)合碳化硅；氮化硅結(jié)合碳化硅；自結(jié)合碳化硅；反應(yīng)燒結(jié)碳化硅。 特點(diǎn)：氮化硅結(jié)合碳化硅磚是以氮化硅為主要結(jié)合相的碳化硅制品。一般含碳化硅70% 75%氮化硅18%- 25%具有良好抗高溫強(qiáng)度和優(yōu)良的抗侵蝕能力。以碳化硅和金屬硅粉為 主要原料，采用高溫氮化燒成法制備。主要用于高爐風(fēng)口、鋁電解槽內(nèi)襯等。 20. 耐火材料中引入碳質(zhì)材料有什么作用？ (1) 碳質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)高，韌性好，對渣的潤濕性差，弓I入到耐火材料中可

16、大大提高鋼鐵工 業(yè)用耐火材料的使用壽命。 (2) 碳質(zhì)材料的導(dǎo)熱系數(shù)高和熱膨脹系數(shù)低，使材料具有優(yōu)良的抗熱震性能。 (3) 碳質(zhì)材料對渣的潤濕性差，使材料具有優(yōu)良的抗侵蝕性能。 (4) 碳質(zhì)材料的防氧化性能差，必須采用防氧化措施。 21. 碳復(fù)合耐火材料中引入的抗氧化劑的作用機(jī)理。 首先與氧發(fā)生反應(yīng)，避免碳與氧反應(yīng)。 氧化后形成的新礦相產(chǎn)生體積膨脹，封閉氣孔，使磚的致密度提高，阻止礦渣的滲透。 新生成的礦相在石墨和氧化之間“搭橋”，使其形成牢固的結(jié)合。 22. 碳復(fù)合耐火材料使用酚醛樹脂的優(yōu)點(diǎn)。 混練與成型性能好，在室溫下可直接混練與成型； 磚坯強(qiáng)度高； 在熱處理時可進(jìn)一步縮合，使成品強(qiáng)度進(jìn)一

17、步提高； 固定碳高，在還原氣氛下能形成牢固的碳結(jié)合； 在高溫下能使MgO-C磚保持較高的熱態(tài)強(qiáng)度。 23. 碳復(fù)合耐火制品的種類有哪些，各有什么主要用途？ 種類：鎂碳磚、鋁碳磚。 鎂碳磚主要用于轉(zhuǎn)爐、電爐、鋼包等。 鋁碳磚主要用于煉鋼連鑄系統(tǒng)的中間包水口、滑板及長水口等。 24. 不定形耐火材料的主要優(yōu)點(diǎn)。 (1 )工廠占地面積小，投資少，能耗低； (2) 生產(chǎn)過程簡便，勞動強(qiáng)度低； (3) 供貨周期短； (4 )適用性強(qiáng)，可制成任何形狀的構(gòu)筑物； (5 )施工簡便，直接使用或調(diào)配后使用； (6 )使用方便，可進(jìn)行在線或離線修補(bǔ)。 25. 不定形耐火材料結(jié)合劑的分類。 按硬化條件分類：1）水硬

18、性結(jié)合劑2）氣硬性結(jié)合劑3）熱硬性結(jié)合劑 按化學(xué)性質(zhì)分類：有機(jī)和無機(jī)結(jié)合劑。 無機(jī)結(jié)合劑：1）硅酸鹽類2）鋁酸鹽類3）磷酸鹽類等； 有機(jī)結(jié)合劑：1）水溶性結(jié)合劑2）非水溶性結(jié)合劑3）碳素結(jié)合劑等。 26. 減水劑的作用機(jī)理。 答：不與材料反應(yīng)，只起表面物理化學(xué)作用。溶于水后能吸附在粒子表面上，提高粒子表面 的Z電位，增加粒子間斥力，釋放出由微粒子組成的凝聚結(jié)構(gòu)中包裹的游離水。保持澆注料 流變性（作業(yè)性）的條件下，能使單位用水量減少，滿足作業(yè)需要。 27. 高技術(shù)澆注料中使用微粉的種類和主要優(yōu)點(diǎn)是什么。 粒徑小于10um可以稱為微粉，小于 5um的稱為超微粉。主要使用：SiO2微粉和a-AI2O3 微粉 優(yōu)點(diǎn)：（1）不生成大量含結(jié)構(gòu)水的水化產(chǎn)物，揮發(fā)和分解成分少，有利于材料受熱后結(jié)構(gòu)和 強(qiáng)度的保持；（2）微粉的表面活性高，有利于提高低、中溫的結(jié)合強(qiáng)度，降低燒結(jié)溫度；（3） 微粉分散后可填充更細(xì)小的空間，有利于減水，改善流動性，提高致密度，改善抗熔渣滲透 性。 28. 硅酸鋁質(zhì)耐火材料的分類。藍(lán)晶石族礦物的分類和特點(diǎn) 半硅質(zhì)制品：AI2O3含量15-30%; 粘土質(zhì)制品：AI2O3含量30-46%; 高鋁質(zhì)制品：AI2O3含量46% 剛玉質(zhì)制品：AI2O3含量90% 藍(lán)晶石族礦物（三石）包括：硅線石、紅柱石、藍(lán)晶石。 特