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，其熱導率越小：晶體結構愈簡單,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 1470C。4、 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 S3N一與一A2O3在高溫下形成的一類固溶體。7、 連鑄系統(tǒng)的“三大件”，

2、通常指 整體塞棒、長水口和浸入式水口，其化學組成主要為 AI2O3-、 SiC C、SiQ 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、氣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、不同耐火材料所對應的化學礦物組成特征1個0.83分材質主晶相取有害雜質硅磚剛玉-莫來石澆注料鎂鋁碳磚方鎂石；CaQK2O,NqO;剛玉；AI2O3；鱗石英。2、白云石耐火材料

3、抵抗富鐵渣侵蝕能力的順序： 、在條件下更是如此。1個1.25分理論白云石；高鈣白云石；富鎂白云石；氧化；還原。三、判斷簡答題（28分，每題7分）1、耐火度愈高磚愈好。答：錯。（2.5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。（4.5分）2、水泥因含有一定數(shù)量CaO,所以，為提高高溫性能，澆注料應該采用超低水泥或無水泥結合。答：錯。（2.5分）澆注料向低水泥或無水泥方向發(fā)展主要是指AkOs-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注料采用水泥結合，問

4、題不大。（4.5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。 （2.5分）二次莫來石化主要是指高鋁磚生產(chǎn)中結合粘土的 SiQ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。 （4.5 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。 （2.5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

5、煉條件苛刻的關鍵部 位仍然需要碳復合耐火材料。 （4.5 分）四、論述題（ 42 分，每題 14 分）1、試區(qū)別熱剝落、結構剝落、機械剝落所形成的主要原因，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。 2.5 分主要措施：熱剝落： 1）熱膨脹系數(shù)??； 2）導熱率高； 3）彈性模量小； 4）微裂紋； 5）少量液相；6）晶須； 7）合適強度。（至少 3 種） 4.5 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

6、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。或者 1）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。（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、S、SiC合金或其它（略）等。4分熱力學：抗氧化劑奪氧能力，或與氧反應的厶 G小于石墨與氧反應的 G。5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

7、高，氣孔率降低。氧向內(nèi)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大，熱導率較

8、大。3、 彈性模量（E）是耐火材料的 厶學性能，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_SiO_、_FeOm_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

9、有關。10、AbQ-SiQ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0.5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晶相硅磚39莫來石磚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：_3_ _1 _2_，而抵抗富硅渣侵蝕能力的順序:2_ 丄_X。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

10、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、非氧化物如賽隆（Sialon）、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：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

11、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）

12、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； 以預合成鎂鋁尖晶石引入。2）分類按化學組成分：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（一步法、二步法、一步半法） 按燒結程度分：死燒、輕燒3）基本特性 高檔尖晶石純度高，耐火性好，抗渣侵蝕性好，與低檔比，難燒，價格也高。 富

13、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、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

14、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或鋯剛玉等；（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

15、：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一、填空（每題2分）1耐火材料是指耐火度不低1580 C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、熱導率是指其社學方面的物理性質，一般情況下，晶體結構對稱性愈強，熱膨脹率愈高，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 Cao FeQ。5硅酸鋁質耐火材料是以 AI2O和SiO2為基本化學組成的耐火材料，我國高鋁磯土原料的主要礦

16、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 藍晶石、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主晶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晶相之間或主晶相與次晶相間直接 接觸產(chǎn)生結晶網(wǎng)絡 的結合,陶瓷結合指耐火制品主晶相之間由低熔點的 硅酸鹽相（非晶質和晶質）連 接在一起而形成的結合，鎂磚的主晶相是 方鎂石，鎂鋁磚（AI2Q5-10%）的主晶相是 方鎂石-尖晶石； 9不定形耐火材料通常是指

17、原料經(jīng)混合后不需機壓 成型和高溫煅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 CaQ為2.5%低水泥結合澆注料CaQ為2.51.0 %超低水泥結合澆注料CaO為1.00.2 % 無水泥結合澆注料 CaO為0.2%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：2,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莫來石制品幾乎都是由天然莫來石制備的；（）6賽?。⊿ialon ）是AI2Q與SiaNi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；（ ）三、問答題（每題15分）1耐火度