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?。痪w結(jié)構(gòu)愈簡單，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 1470 。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”藍(lán)指晶石 、 紅柱石、硅線石，其中體積膨脹居中的是硅線石。6、賽?。?Sialon ）是指Si3N 4與Al2O3在高溫下形成的一類固溶體。7、連鑄系統(tǒng)的“三大件，”通

2、常指整體塞棒、長水口和浸入式水口 ，其化學(xué)組成主要為Al 2O3、SiC 、C、SiO 2 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、不同耐火材料所對應(yīng)的化學(xué)礦物組成特征1 個 0.83 分材質(zhì)主晶相最有害雜質(zhì)硅磚剛玉莫來石澆注料鎂鋁碳磚方鎂石； CaO ； K2O,Na 2O；剛玉； Al2 O3

3、；鱗石英。2、白云石耐火材料抵抗富鐵渣侵蝕能力的順序： ，在 條件下更是如此。精品資料_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(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水泥結(jié)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Al2O3 -SiO 2 系耐火材料， Al2 O3、 Si

4、O 2、 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(jié)合，問題不大。(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(yīng)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(jié)合粘土的SiO 2 與高鋁熟料的 Al2O 3 反應(yīng)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(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，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，對其有一定污染，因此，碳復(fù)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(diǎn)

5、高、熱膨脹系數(shù)小、熱導(dǎo)率高、不易被渣潤濕，因此，碳復(fù)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(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：精品資料_熱剝落： 1）熱膨脹系數(shù)小； 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

6、密度，降低氣孔率；3）引入不潤濕外加物，提高直接結(jié)合率，增大二面角；4）增大渣的粘度。（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)和動力學(xué)上說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。

7、5 分動力學(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(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(rèn)識或提出你的設(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分精品資料_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

8、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(dǎo)率較 大 。3、彈性模量（ E）是耐火材料的力 學(xué)性能，其值越大，說明在相同的應(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SiO 2 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(jié)構(gòu)。5、連鑄“三大件”是指整體塞棒、長水口和 浸入式水口 ，其材質(zhì)主要為 鋁碳質(zhì) 。6、“三石”藍(lán)指晶石 、 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添加無煙煤等還原劑，除掉鋁礬土中的SiO 2 、 Fe2 O3和部分 Ti

9、O 2 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 、Al2O3-SiO 2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(zhì)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 1

10、3 。理論白云石；高鈣白云石；富鎂白云石。精品資料_三、判斷簡答題（ 20 分，每題 5 分）1、結(jié)構(gòu)剝落是熱震引起的材料結(jié)構(gòu)破壞而導(dǎo)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(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。氣孔大而集中，因空氣對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?。?Sialon ）、 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。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)，共價鍵化合物，強(qiáng)度大，不

11、易被熔渣、鋼水（鐵水）潤濕，抗渣侵蝕及滲透性強(qiáng)，不會給鋼水增碳，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，在某些情況下可取代碳復(fù)合耐火材料，故前途不能說黯淡。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。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(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

12、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。精品資料_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

13、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度高，耐火性好，抗渣侵蝕性好，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(qiáng)，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(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。請各舉一例說明不定形耐火材料主要有哪些結(jié)合劑。答： 1）按時間：暫時性結(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)合劑和無機(jī)結(jié)合劑，如樹脂、鹵水。3）按

14、硬化方式：熱硬性，如磷酸二氫鋁氣硬性，如水玻璃水硬性，如純鋁酸鈣水泥精品資料_火硬性，如陶瓷結(jié)合（尖晶石等）4）按結(jié)合方式：水合結(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 Si 3N4 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ZrO 2 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

15、）改變顆粒級配，適當(dāng)增大臨界顆粒尺寸。5、節(jié)能減排和應(yīng)對氣候變化已經(jīng)成為我國當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的一項重要而緊迫的任務(wù)。試從耐火材料角度介紹你的認(rèn)識或提出你的設(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 1580 的無機(jī)非金屬材料，其性能主要取決于化學(xué) 組成和物相組成；精品資料_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)率是指其熱 學(xué)方面的物理性質(zhì)，一般

16、情況下，晶體結(jié)構(gòu)對稱性愈強(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 、Fe 2O3 。5 硅酸鋁質(zhì)耐火材料是以 Al2O3 和 SiO 2 為基本化學(xué)組成的耐火材料， 我國高鋁礬土原料的主要礦物組成是水鋁石和高嶺石，其中等礬土熟料比等礬土熟料難燒結(jié)；6 天然產(chǎn)的無水硅酸鋁原料“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

17、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（Al2O35-10% ）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(jī)壓 成型和高溫煅燒的散狀料和預(yù)制塊。根據(jù)美國材料測試標(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

18、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：，錯：×）1耐火材料的耐火度就是熔點(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 莫來石制品幾乎都是由天然莫來石制備的；（）精品資料_6賽隆（ Sialon ）是 Al2O3 與 Si3N4 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、問答題（每題 15 分）1 耐火度、荷重軟化溫度和高溫蠕變是衡量耐火材料高溫性能的指標(biāo)。試選擇其中一種， 說