耐火材料工藝學(xué)

1、1，干熄焦?fàn)t用莫來石磚荷重軟化溫度是衡量其優(yōu)劣的重要物理性能指標(biāo)。試述影響這種材料荷重軟化性能的因素。答：1.化學(xué)組成純度越高 雜志越低，特別是R2O含量越低 荷重軟化溫點越高。一般AL2O3含量越高 荷重軟化點越高 雜質(zhì)中MgO CaO可分解莫來石，也會影響荷重軟化點2礦物組成莫來石比例越高，針狀棒狀柱狀莫來石發(fā)育良好 荷重軟化點越高 一般電熔莫來石磚荷重軟化點比燒結(jié)莫來石磚高3外界條件燒成溫度適當(dāng)提高 保溫時間延長 有利于荷重軟化點改善 還原氣氛不利于荷重軟化點提高 升溫速度越快，荷重軟化點偏高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

2、這類鋼包材料的尖晶石的引入方式、生產(chǎn)工藝路線和影響合成料質(zhì)量的因素。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生成工藝路線 菱鎂礦或輕燒鎂砂等+工業(yè)氧化鋁或鋁礬土生料或 鋁礬土欠燒料配料干燒共磨壓球干燥輕燒粉碎壓球干燥燒成3影響合成料質(zhì)量的因素 原料純度高 雜質(zhì)少 特別是CaO SiO含量少 Al2O/MgO比接近理論尖晶石 尖晶石數(shù)量越高原料細(xì)度越細(xì) 混合程度越好 尖晶石生成越快 生成量越大 成型壓力一定程度上也影響尖晶石反應(yīng)擴(kuò)散 也即反應(yīng)速度和生成量添加合適外加物 如MgCl2 AlF3等 有利于尖晶石的生成速度燒成溫度應(yīng)適當(dāng)延長3含游離CaO耐火材料被認(rèn)為是冶煉潔凈鋼具

3、有良好發(fā)展前景的耐火材料。試說明其優(yōu)勢、存在及其問題和解決措施。答：1優(yōu)勢：CaO熔點高，耐火性能好；抗堿性和酸性渣寢室能力強(qiáng)；高溫下熱力學(xué)性能穩(wěn)定 因此耐真空性能優(yōu)越；具有脫硫、脫磷及氧化鋁等凈化鋼水能量；資源豐富2問題：抗水化性能差3解決辦法：超高燒成溫度或二步煅燒；添加物燒成 如Fe2O3等形成部分液相；形成穩(wěn)定化合物 如C2S C3S CaZr等；表面處理，如磷酸 碳酸等 或樹脂 瀝青 硅油等；真空包裝。4 不定性耐火材料因生產(chǎn)工藝不同種類繁多。請各舉一例說明不定性耐火材料的種類特征。答：1澆注料：顆粒物+細(xì)粉+結(jié)合劑+減水劑，混合，加水?dāng)嚢?，澆注成型，?jīng)養(yǎng)護(hù) 烘烤產(chǎn)生一定強(qiáng)度 2搗打

4、料：顆粒料+細(xì)粉 混合 搗打成型 經(jīng)烘烤產(chǎn)生一定強(qiáng)度。有加結(jié)合劑 有不加結(jié)合劑 但通常加促燒劑，有加液態(tài)結(jié)合劑 也有加固態(tài)結(jié)合劑 3涂抹料：顆粒料+細(xì)粉+結(jié)合劑+可塑劑+促硬劑等 加水混合 人工涂抹成形 經(jīng)烘烤產(chǎn)生一定強(qiáng)度 4噴涂料：與涂抹料或澆注料配料相似 機(jī)械噴涂到爐壁上 經(jīng)烘烤或在線溫度烘烤 產(chǎn)生一定強(qiáng)度 5投補(bǔ)料或投射料：顆粒物+細(xì)粉+結(jié)合劑+其他外加劑 加水混合 經(jīng)烘烤或在線溫度烘烤 產(chǎn)生一定強(qiáng)度 6耐火泥：以細(xì)粉為主 添加結(jié)合劑等 加水混合 填充在磚縫之間 經(jīng)烘烤將磚粘結(jié)在一起 如鋁鎂火泥。5碳復(fù)合耐火材料低碳化是耐火材料發(fā)展方向之一。試說明低碳化可能導(dǎo)致的問題 如何解決。答：1問

5、題：熱震穩(wěn)定性降低；抗渣侵蝕 特別是抗扎滲透性降低；導(dǎo)電性降低2解決辦法：添加導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性能好的金屬或合金等；添加非氧化物如Sialon或Alon等；添加低熱膨脹系數(shù)材料，或引入微裂紋或抗渣行強(qiáng)的材料；如ZrO2或鋯剛玉等采用超細(xì)石墨取代天然石墨；添加納米碳管、納米碳纖維或晶須等；改變顆粒級配 適當(dāng)增大臨界顆粒尺寸。1試區(qū)別耐火度、高溫蠕變、高溫荷重變形溫度這三種概念的含義 并選擇其中之一 從組成 結(jié)構(gòu)和外界條件方面提高這種性能。答：1異同點：耐火度：無重 變溫 荷重軟化溫度：恒重 變溫；高溫蠕變：恒重 恒溫2影響因素：純度越高 抗蠕變性越好 雜質(zhì)越多 抗蠕變性越差； 結(jié)晶相/玻璃相比例越高

6、 抗蠕變性越好 反之越差； 結(jié)晶相晶粒越細(xì) 晶界越多 顆粒越細(xì) 抗蠕變性越差； 玻璃相粘度越高 抗蠕變性越好； 結(jié)晶相呈針狀棒狀板狀網(wǎng)絡(luò)交叉 抗蠕變性越好； 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； 還原氣氛較氧化氣氛下 抗蠕變性更差 或升溫速度越快 抗蠕變性偏高 （“另一題” 熱風(fēng)爐用硅線石質(zhì)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？）2不定性耐火材料是耐火材料中重要的一類材料 說說不定性耐火材料結(jié)合劑是如何分類的 舉例說明，說說你對目前不定性耐火材料的新型結(jié)合材料的了解答：1按時間：暫時性結(jié)合劑和永久性結(jié)合劑 2按性質(zhì)：有機(jī)結(jié)合劑或無機(jī)結(jié)合劑；3按硬

7、化方式：熱硬性 如磷酸二氫鋁 氣硬性 如水玻璃 水硬性 如純鋁酸水泥 火硬行 如陶瓷結(jié)合；4按結(jié)合方式：水合結(jié)合和凝聚結(jié)合 如水泥 硅微粉 新型結(jié)合劑：溶膠 Al2O3微粉 凝膠粉 環(huán)保瀝青3，Al2O3C質(zhì)浸水式水口制備過程中一般都要在1300溫度下進(jìn)行埋碳燒成 制備時其中添加有Al Si和SiC，是從“氧勢”并結(jié)合下圖分析這些添加劑在使用溫度為1550是否能起到防氧化作用？是如何起作用的？答：由于經(jīng)過1300的埋碳燒成 其中Al已全部轉(zhuǎn)變成問Al4C3與AlN Si部分轉(zhuǎn)變成SiC和Si3N4 在連鑄時的使用溫度為1500 水口中只有AlN Al4C3和未轉(zhuǎn)變的Si對O的親和力大于碳 能優(yōu)

8、先于碳被氧化而保護(hù)膜 而保護(hù)碳 而SiC與氧的親和力小于碳和氧的親和力 所以在Al2O3C質(zhì)浸水式水口中SiC起不到保護(hù)碳的作用。1、 耐火材料的裂紋主要有哪幾類？試分別說說它們產(chǎn)生的可能原因。答：裂紋主要有層裂 網(wǎng)裂 龜裂等 層裂一般因為壓制成型造成 網(wǎng)裂一般因為干燥形成 龜裂通常是顆粒級配不合理燒結(jié)后形成。 2耐火材料熱傳遞方式有哪幾種？如何提高隔熱耐火材料的隔熱效果？答：熱傳遞方式有傳導(dǎo) 對流 輻射等 材料本身低導(dǎo)熱系數(shù) 高氣孔率 微氣孔化等3、 鋼包是儲運和進(jìn)一步精煉鋼水的重要設(shè)備，其內(nèi)襯多為鋁鎂質(zhì)材料，損毀方式主要為剝落。試述鋼包內(nèi)襯耐火材料剝落破壞的主要原因，并選擇其中之一，提出其

9、性能的提高措施。 答：剝落有結(jié)構(gòu)剝落 熱剝落 機(jī)械剝落等 熱剝落：熱膨脹系數(shù)小 導(dǎo)熱率高 彈性模量下 微裂創(chuàng) 少量晶相 晶須 合適強(qiáng)度 結(jié)構(gòu)剝落：保證荷提高原料的純度 改善制品的化學(xué)礦物組成；提高體積密度 降低氣孔率； 機(jī)械剝落：骨料硬度；泥料粒度組成；氣孔率；結(jié)合性質(zhì)； 性能提高措施：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組織的結(jié)構(gòu)，降低氣孔率 5提高材料顆粒結(jié)合的牢固性 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人認(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：不定性耐火材料、輕質(zhì)耐火材料

10、 高環(huán)境污染：開發(fā)無絡(luò)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 4莫來石材質(zhì)是Al2O3-SiO2系統(tǒng)中重要的一類耐火材料 試述剛玉莫來石耐火材料中莫來石的引入方式或種類、生產(chǎn)工藝路線和影響合成料的因素 答：引入方式分莫來石 “三石”高鋁礬土熟料 硅石與氧化鋁混合粉等 按種類分 化學(xué)組成或純度分：高純莫來石、天然莫來石 礦物組成分 70莫來石、60莫來石、50莫來石或理論莫來石 富鋁莫來石或 -莫來石 莫來石 莫來石 生產(chǎn)工藝分：電熔莫來石、燒結(jié)莫來石 生產(chǎn)工藝路線：燒結(jié)莫來石：干法原料-干法共磨-成球-干燥-燒成 濕法原料-濕法共磨-擠泥-干燥-燒成 燒成溫度：高純莫來石17

11、00-1750 天然莫來石1600-1650 電熔莫來石：原料-干法共磨-熔融-冷卻 莫來石晶粒一般呈針狀 棒狀 因此莫來石的耐火材料高溫力學(xué)性能較好 但如果鉀離子鈉離子含量高時 莫來石晶粒會變成粒狀，甚至?xí)芙獾讲Ａ嘀小?影響因素：1化學(xué)組成：Al2O3/SiO比接近理論莫來石或偏高 有利于提高莫來石化程度；雜質(zhì)對莫來石合成影響很大雜質(zhì)含量越大 莫來石含量越低 其中影響最大的是鉀鈉 2原料結(jié)構(gòu)特性及分散度：-Al2O3與-Al2O3甚至-Al2O3晶體結(jié)構(gòu)更接近尖晶石結(jié)構(gòu) 有利于莫來石的合成；原料細(xì)度越細(xì) 分散性越好 合成質(zhì)量越高 3燒成制度：因莫來石屬反應(yīng)燒結(jié) 所以莫來石反應(yīng)階段 升溫速

12、度應(yīng)緩慢 燒成溫度應(yīng)適當(dāng)提高 但太高莫來石有分解趨勢 燒成氣氛不宜采用還原氣氛 3水泥窯耐火材料無鉻化 其主要由MgO CaO系 MgO ZrO系和MgO Al2O3系材料 說明其優(yōu)勢 存在的主要問題 選擇其中某一體系針對存在的主要問題提出提出解決措施 答：1體系及性能特征：MgO CaO質(zhì) 抗熱震性好 掛窯皮性好 容易水化 MgO ZrO質(zhì)抗熱震性好 掛渣皮性好 但價格高 MgO Al2O3質(zhì) 抗熱震性好 但不易掛窯皮 2MgO CaO質(zhì)抗水化問題：超高燒成溫度或二步煅燒； 添加物燒成 如Fe2O3等形成部分液相； 形成穩(wěn)定化合物 如C2S C3S CaZr等； 表面處理，如磷酸 碳酸等 或

13、樹脂 瀝青 硅油等； 真空包裝。 3解決措施：高資源消耗：優(yōu)質(zhì)、高效、廢棄物再生利用 高能耗：不定性耐火材料、輕質(zhì)耐火材料 高環(huán)境污染：開發(fā)無絡(luò)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。2莫來石質(zhì)材料是Al2O3-SiO2系統(tǒng)中重要的一類耐火材料。試述莫來石質(zhì)耐火材料中莫來石的引入方式或種類有哪些？并說明其所對應(yīng)的性能特征。答:1引入方式 工業(yè)法：電熔莫來石或燒結(jié)莫來石 以及“三石”等 化學(xué)法：溶膠凝膠法或化學(xué)共沉淀法或熔鹽法等 耐火材料中一般以工業(yè)法為主 2性能特征 莫來石晶體結(jié)構(gòu)中氧的電價不平衡 晶體易向c軸方向成長 莫來石通常以針狀棒狀或柱狀晶粒存在。因此莫來石制品具有優(yōu)良的高溫力學(xué)性能 如果莫來石中K Na含量高時 莫來石晶粒會變成粒狀 甚至全部溶解到玻璃相中 從而嚴(yán)重影響其高溫力學(xué)性能。由于燒結(jié)莫來石晶粒小 缺陷多 電熔莫來石晶粒大 缺陷少 所以： 高溫抗折強(qiáng)度：燒結(jié)莫來石制品電熔莫來石 抗熱震性： 燒結(jié)莫來石制品電熔莫來石 體積穩(wěn)定