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1470 Co4、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 為。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 Si32 與 Al在高溫下形成的一類固溶體。7、連鑄系統(tǒng)的“三大件”，通常指

2、 整體塞棒、長水口和浸入式水口，具化學組成主要 為 AI2Q 、SiC、C、SQ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分材質主品相最有害雜質硅磚剛玉-莫來石澆注料鎂鋁碳磚方鎂石；CaOKO,NaQ剛玉；ALQ;鱗石英。2、白云石耐火材料抵抗富鐵渣侵蝕能力

3、的順序：上工_,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CaQ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AI2Q-SQ2系耐火材料，AI2Q、SiO2、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，問題不

4、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 SiO2 與高鋁熟料的 Al 2O3 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。

5、所以，在冶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??；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

6、）4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?；蛘?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、Si、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 G小于石墨與氧反應的 Go5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，體積密度提高，

7、氣孔率降低。氧向內滲透能力降低。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上,熱導率較 大

8、。3、彈性模量（E）是耐火材料的 二學性能，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SiO2形成液相的開始形成溫舞，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SiO2、FeQ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 有關。10、

9、AI2O-SQ2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品相硅磚39莫來石情48鐵鋁磚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：衛(wèi)>工>2,而抵抗富硅渣侵蝕能力的順序：2>±>3 0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

10、，渣引起的材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

11、淡。4、向水泥結合澆注料中加水，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。（

12、6）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 偏局。2、隨著爐外精煉技術的發(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）引入方式一以鎂砂或Mgai入；一以預合成鎂鋁尖晶石引入。2 ）分類按化學組成分：高檔（AI2O合成）、低檔（磯土合成）按礦物組成分：富鎂、理論、富鋁一按工藝分：電熔、燒結（一步法、二步法、一步半法）一按燒結程度分：死燒、輕燒3 ）基本特性一高檔尖晶石純度高，耐火性好，抗法侵蝕性好，與低檔比，難燒，價格也高。一

13、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，而后者抗渣侵蝕性相對較好。一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：一熱硬性，如磷酸二氫鋁一氣硬性，如水玻璃一水硬性，如純鋁酸鈣水泥一火硬性，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

14、復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SisN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或皓剛玉等；(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

15、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)無銘耐火材料、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1、 填空(每題2分)1耐火材料是指耐火度不彳氐1580c的無機非金屬材料.其性能主耍取決干化學組成和物也組成；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 的比佰;3耐火材料的熱膨脹、熱導率是指其 熱學方面的物理性質,一般情況下，晶體結構對稱性愈強，熱膨脹率愈Sl,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 FeO5硅酸鋁質耐火材料是以 A擔和Si生為基本化學組成的耐火材料，我國高鋁研土原料的主

16、 要礦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主品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品相之間或主品相與次品相間直接接觸產(chǎn)生結晶網(wǎng)絡 的結合,陶瓷結合指耐火制品主品相之間由低熔點的 硅酸鹽 相（非品質和品質）連接在一起而形成的結合,鎂磚的主晶相是 方鎂石，鎂鋁磚（A12O5-10%） 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)

17、混合后不需機壓 成型和高溫煨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CaO為咨%低水泥結合澆注料 CaO為2.51.0 % 超低水泥2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) 土于氧化氣氛下。2、 判斷題（每題2分）（對：V,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培英石耐火材料又稱結石耐火材料；（）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賽隆（Sialon ）是Al 2O3與SisN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，所以需要煨燒后才能大量使用；（）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；3、 問答題（每題 15 分）1 耐火度、荷重