耐火材料試題及答案

1、武漢理工大學(xué)2 00 7 耐材 A 標(biāo)答1、2、3、4、5、6、7、9、填空題 （20分，每題2分） 耐火材料的物理性能主要包括燒結(jié)性能、使用性能。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 構(gòu)愈簡(jiǎn)單，熱導(dǎo)率越大 。硅磚生產(chǎn)中礦化劑的選擇原則為系統(tǒng)能形成低或不大力學(xué)性能、熱學(xué)性能、和高溫二液區(qū)，并且系統(tǒng)形成液相的溫度于 1470C。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?！叭敝杆{(lán)晶石、紅柱石、硅線石，其中體積膨脹居中的是硅線石 。賽?。⊿ialon ）是指 SieN 與 AI在高溫下形成的一類固溶體。連鑄系統(tǒng)的“三大件”，通常指整體塞棒

2、、長(zhǎng)水口和浸入式水口，其化學(xué)組成主要為 AI2Q 、SiC、C、SiO2等。高溫陶瓷涂層的施涂方法主要有燒結(jié)法或火焰噴涂烤補(bǔ)強(qiáng)法和氣相沉積法等。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、 硬性 結(jié)合劑和火硬性結(jié)合劑。等離子噴涂、低溫烘熱硬性結(jié)合劑、氣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 。、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；CaOKO'NaO剛玉；AI2Q;鱗石英。2、白云石耐火材料抵抗富鐵渣侵蝕能力的順序： &

3、gt; > ，在條件下更是如此。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Al2C3-SiO2系耐火材料，AI2Q、Si02、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，

4、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Si02與高鋁熟料的AI203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)異的熱震穩(wěn)定性、抗渣滲透性

5、。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）彈性模量小； 4）微裂紋； 5）少量液 相；至少 3 種） 4.56）晶須；7）合適強(qiáng)度。分 結(jié)構(gòu)剝落：1）2）3）4）保證和提高原料的純度，改善制品的化學(xué)礦物組成；提高體積密度，降低氣孔率；引入不潤(rùn)濕外加物，提高直接結(jié)合率，增大二面角；增大渣的粘度。至少 2 種）

6、4分 機(jī)械剝落：骨料硬度； 2）泥料粒度組成； 3）氣孔率； 4）結(jié)合性質(zhì)。1）或者 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。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 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 定體積膨脹， 因此， 體積密度

7、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。用。 即可）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(kāi)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 （只要某一方面或多方面談到 2 點(diǎn)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(kāi)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

8、較大，熱導(dǎo)率較 大。3、彈性模量（E）是耐火材料的 丄學(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SiQ2形成液相的開(kāi)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SiQ?、 F氏Q和部分TiQ2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

9、 速度 有關(guān)。10、Al2Q-SiO2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：丄 >丄>2_，而抵抗富硅渣侵蝕能力的順序：_2_>J_>_3_。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料結(jié)構(gòu)破壞而導(dǎo)致的剝落。答：錯(cuò)

10、。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，在某些情況下可取 代碳復(fù)

11、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）純度愈高，抗蠕變性愈好；雜質(zhì)愈多，抗蠕變性愈差。 結(jié)晶相/玻璃相比例愈高，抗蠕變性愈好，反之愈差。結(jié)晶相晶粒愈細(xì)，晶界愈多，顆粒愈細(xì)，抗蠕變性愈差。 玻璃相形成溫度愈高，粘度愈高，抗蠕變性愈好。結(jié)晶相呈針狀、棒狀、柱狀網(wǎng)絡(luò)交叉，抗蠕變性愈好。 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。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

12、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）（2）（3）（4）（5）（6）（7）偏高。2、隨著爐外精煉技術(shù)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(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。；）分類按化學(xué)組成分：高檔（AI2Q合成）、低檔（磯土合成）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,）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

13、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(shù)脂、鹵水。）按硬化方式：熱硬性，氣硬性，水硬性，火硬性，如磷酸二氫鋁如水玻璃如純鋁酸鈣水泥如陶瓷結(jié)合（尖晶石等）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

14、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(kāi)發(fā)中可能采取的措施。(1)添加導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性好的金屬或合金等;答：解決辦法:(2)添加非氧化物如 Sialon或Alon或SiaNA或SiC等;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;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：

15、不定形耐火材料、輕質(zhì)耐火材料。高環(huán)境污染：開(kāi)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2顯氣孔率是指制品中 所有開(kāi)口氣孔體積與其總氣孔體積 的比值;4為了使硅磚中大量形成鱗石英，通常采用的礦化劑有CaO FqQ。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;5硅酸鋁質(zhì)耐火材料是以Ai和SQ為基本化學(xué)組成的耐火材料，我國(guó)高鋁磯土原料的主 要礦物組成是水鋁石和高嶺石，其

16、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;鋁碳質(zhì)制品主要應(yīng)用于連鑄系統(tǒng)的高熔點(diǎn)主晶相之間或主晶相與次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,“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%） 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

17、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CaQ為2.5%低水泥結(jié)合澆注料 CaQ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 CaQ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 于于氧化氣氛下。判斷題（每題2分）（對(duì)：2,錯(cuò)：X）耐火材料的耐火度就是熔點(diǎn)，耐火度愈高，使用溫度愈高； 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;鋯英石耐火材料又稱鋯石耐火材料;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ALQ與SiaN.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;問(wèn)答題（每題 15 分）1 耐火度、荷重軟化溫度和高溫蠕