耐火材料复习资料

耐火材料：是指耐火度不低于1580的无机非金属材料。主晶相：是指构成制品结构的主体且熔点较高的晶相。基质：是指耐火材料中大品体或骨料间隙中存在的物质。直接结合:指耐火制品中，高熔点的主晶相之间或主晶相与次晶相间直接接触产生结晶网络的一种结合，而不是靠低熔点的硅酸盐相产生结合。成型：借助外力和模型将坯料加工成为具有一定尺寸、形状和强度的坯体或制品的过程。主晶相陶瓷结合:又称为硅酸盐结合，其结构特征是耐火制品主晶相之间由低熔点的硅酸盐非晶质和晶质联结在一起而形成结合。酸性耐火材料：含有相当数量的游离二氧化硅（Si02)。酸性最强的耐火材料是硅质耐火材料，几乎由9497的游离硅氧（Si02)构成。粘土质耐火材料与硅质相比，游离硅氧（Si02)的量较少，是弱酸性的。碱性耐火材料：含有相当数量的MgO和CaO等，镁质和白云石质耐火材料是强碱性的， 格镁系和镁橄榄右质耐火材料以及尖晶石耐火材料属于弱诚性耐火材料。热震稳定性：耐火材料抵抗温度的急剧变化而不破坏的性能。抗渣性：耐火材料在高温下抵抗熔渣侵蚀怍用而不破坏的能力。粘土质耐火材料：是用天然产的各种粘土作原料，将一部分粘土预先煅烧成熟料，并与部分生粘土配合制成Al2O3含量为30%-46%的硅酸盐铝质耐火材料。耐火泥：是由粉状物料和结合剂组成的供调制泥浆用的不定形耐火材料。矿化剂：泛指内生成矿作用中对成矿物质的运移和集中起重要媒介作用的物质。防氧化剂：含碳耐火材料采用金属添加剂的作用在于抑制碳的氧化， 被称为防氧化剂减水剂：是指在能在保持耐火浇注料的流动值基本不变的条件下，显著降低拌和用水量的物质。镁碳砖：是由高熔点碱性氧化镁（2800）和难以被炉渣浸润的高熔点碳素材料为原料，添加各种非氧化物添加剂，用碳质结合剂结合而成的不烧碳复合材料。电熔镁砂是以优质镁砂为原料经过熔化而制成。低水泥浇注料：由耐火细粉和结合剂组成的基质中，用超细粉（指粒度小于10m）来取代部分或大部分铝酸钙水泥，在加入少量分散剂使超细粉均匀地分散于骨料颗粒之间，填充在亚微米级的空隙中，从而形成均匀致密的组织结构。液相烧结：凡有液相参加的烧结过程；液相起到促进烧结和降低烧结 温度的作用。 ，式子中的系数m是SiO2/Na2O的摩尔比。显微结构：在光学和电子显微镜下分辨出的试样中所含有相的种类 及各相的数量、形状、大小、分布取向和它们相互之间的 关系，称为显微结构。气硬性结合剂：气硬性结合剂是在大气中和常温下即可逐渐凝结硬化 而具有相当高强度的结合剂热硬性结合剂：热硬性结合剂是指在常温下硬化很慢和强度很低，而在高于常温但低于烧结温度下可较快的硬化的结合剂 问答题：1. 耐火材料的组织结构有那两个类型？答：宏观组织结构和微观组织结构。2.耐火材料的高温蠕变可划分为哪三个特征阶段？答：一次蠕变初期蠕变或减速蠕变；第2次蠕变或粘性蠕变，又可称为均速锘变或稳态蟠变；第3次蠕变又称加速緩变。3. 莫来石、菱镁矿、白云石、镁铝尖晶石和镁橄榄石的分子式。答:，。4、杂质成分与主成分共熔产生液相对耐火材料性能有何影响。答; 1.降低熔液的生成温度及其粘度；2. 增大液相的生成量；3.提高熔液对固相的溶解速度和溶解数量。5. 硅酸铝质耐火材料中Al2O3含量和熔剂含量对材料高温性能有什么影响？答： Al2O3含量提高，高温性能提高；当熔剂含量增加，高温性能降低；因此，应设法减少熔剂成分。6.三石类矿物的高温加热后的化学反应及膨胀特性？蓝晶石族矿物（三石）包括：娃线石、红柱石、蓝晶石 特点：加热后均不可逆地转化成莫来石和方石英7.不定形耐火材料按工艺特性分为几类？高技术浇注料按水泥含量分为哪几类？按硬化原理不同，不定形耐火材料的结合剂可分为哪几类？答：1.耐火浇注料，耐火捣打料，耐火喷涂、喷补、涂抹料， 耐火泥（浆），耐火投射料。2. 普通水泥浇注料 ，低水泥浇注料 ，超低水泥浇注料，无水泥浇注料 。3. 水合结合，陶瓷结合，化学结合，粘着结合，凝聚结合。8. 硅砖的结构特点及形成原因，矿化剂的种类和作用。答：硅砖结构疏松，内部孔隙较大。硅砖的主要成分是Si02, Si02在高温下存在多晶转变，硅砖中会有残余石英存在，在使用 过程中它会继续进行晶型转变，体积膨胀较大，易引起砖体结构松散。碱金属氧化物、FeO、MnO、CaO、MgO矿化剂作用：加速石英在烧成时转变为低密度的变体(鳞石英和方石英)而不显著降低其耐火度。还能防止砖坯烧成时因发生急剧膨胀而产生的松散和开裂9.耐火材料中气孔有几种类型？（1）封闭气孔：封闭在制品中不与外界相通；（2）开口气孔：一端封闭，另一端与外界相通，能为流体填充；（3）贯通气孔：贯通制品的两面，能为流体流过。10. 硅酸铝质耐火材料的主要成份是什么？硅酸铝质耐火材料随氧化铝含量的增加可分为那几类？答：Al2O3,SiO2；半硅质： Al2O3:1530%，酸性，略有膨胀（不定型 耐火材料的膨胀剂）;粘土质： Al2O3 : 3046%（我国为48%），具有较高的高温性能，适应性强；陶瓷的主要原料;高铝质： Al2O3 : 46% ，（又可分为I 、II 、III等三 等，耐火度和热震性随A3S2 、 Al2O3 量变化；11. 我国高铝矾土原料的主要矿物组成是什么？那种矾土最难烧结？答：1)水铝石-高岭石(D-K型) ，2)水铝石-叶蜡石(D-P型) ，3)勃姆石-高岭石(B-K型) ，4)水铝石-伊利石(D-I型) ，5)水铝石-高岭石-金红石 (D-K-R型），三水铝石型（G型）；二级矾土烧结最困难，二次莫来石化强烈。12. 耐火材料的性能主要取决于什么？耐火材料的热膨胀和热导率对材料的抗热震性能有重要影响？答：1.结构性能2.力学性能，3.热学性能，4.实用性能13.提高耐火材料抗渣性的途径?答：采用高纯度耐火原料，改善制品的化学矿物组成，尽董减少低熔物的含量，使制品中产生液相及与外界开始反应的温度提高，是提高制品抗渣性能的有效方式。再者是注意耐火材料的选材，尽量选用与渣的化学成分相近的耐火材料，减弱它们界面上的反应强度。或是尽量改变渣的成分，使其向所用的耐火材料成分靠拢，耐火材料在使用中，还应该注意到所用材料之间化学特性应相近，防止或减轻在高温条件下的界面损毁反应。14. 烧成制度主要包括哪些内容？答：升稳速度和冷却速度，最高烧成温度和保温时间，气氛（氧化、还原、中性）15、镁质耐火制品的几类？答：镁砖，镁硅砖，镁铝砖，冶金镁砂。16、为什么高技术浇注料中一般要加入减水剂？答： 减水剂溶于水后能吸附在粒子表面上，提高粒子表面的电位，增加粒子间斥力，释放出由微粒子组成的凝聚结构中包裹的游离水。保持浇注料流变性（作业性）的条件下，能使单位用水量减少，满足作业需要。 17、不定形耐火材料的主要优点是什么？工厂占地面积小，投资少，能耗低； 生产过程简便，劳动强度低； 供货周期短； 适用性强，可制成任何形状的构筑物； 施工简便，直接使用或调配后使用； 使用方便，可进行在线或离线修补；18、工业窑炉选用耐火材料的原则是什么？答：1.掌握窑炉特点2.熟悉耐火材料的特点3.保证窑炉的整体寿命4.实现综合经济效益合理。19、碳复合耐火材料中碳的作用是什么？答：含碳耐火材料具有较高的耐火性良好性能，化学稳定性好，荷重变形温度和高温强度优异，导热、导电性良好，线膨胀率较小，抗渣性能与抗热震稳定性能优良等。20.碳复合耐火材料使用酚醛树脂的优点。答：混练与成型性能好，在室温下可直接混练与成型； 砖坯强度高； 在热处理时可进一步缩合，使成品强度进一步提高； 固定碳高，在还原气氛下能形成牢固的碳结合； 在高温下能使碳复合耐火材料保持较高的热态强度。21.碳复合耐火制品的种类有哪些，各有什么主要用途？答：1.黏土石墨制品，（主要用于炼钢、熔炼有色金属的坩埚及蒸馏罐，铸锭用的塞头砖和水口砖及钢包衬砖等）2.镁碳砖（用于转炉、交流电弧炉、直流电弧炉的内衬、钢包的渣线等部位）3.钙镁碳质耐火材料（用在冶炼不锈钢、纯净钢及低碳钢等优质钢领域）4.铝碳质耐火材料（用在高炉、铁水包等铁水预处理设备中）5.铝锆碳质耐火材料（用在连铸工艺）6.Al2O3-SiC-C砖（用在鱼雷式混铁车、铁水罐等铁水预处理设备的包衬）（答：种类：镁碳砖、铝碳砖 镁碳砖主要用于转炉、电炉、钢包等锅碳砖主要用于炼钢连铸系统的中间包水口、滑板及长水口等）22. 碳化硅制品的种类，氮化硅结合碳化硅砖的工艺特点。1.氧化物结合碳化硅制品2.氮化物结合碳化硅制品3.自结合碳化硅制品4。渗硅碳化硅6.半碳化硅制品；具有高温强度高，热导率大，线膨胀系数小，抗热震性好，抗碱侵蚀性好，抗氧化性好，抗锌铝铜锌等熔融液侵蚀能力强和高温耐磨形好等。23、粘土砖、硅砖、镁砖的高温荷重变形温度有何特点，并简要分析其形成原因。答：镁砖的荷重软化温度比耐火度低得多，约1500，原因在于基质中存在多种化合物和共熔化合物。答：硅砖的荷重软化温度较髙，一般为1620-1670 C, 与其耐火度接近。这主要是因为构成硅砖的主晶相为具有矛头双晶的鳞石 英形成网状结构和基质粘度较大的玻璃相所致。硅砖在荷重作用下加热从开始软化变形到其破坏之间温度间隔不大，一旦达到软化温度便迅速破坏， 致使荷重软化变形温度范围很窄，开始软化温度与其耐火度接近。这是硅砖的一个特殊性能。因为粘土质耐火制品中莫来石晶相数量少，在制品中尚未形成结晶骨架结构，而分散存在于玻璃相之中，粘土砖荷重 软化温度比桂砖低很多。随着温度的升髙，玻璃相的粘度下降，制品逐渐变形。因此，粘土质耐火制品的荷重软化温度开始于1250-1400 C , 压40%时温度为1500-1600C。24、高技术浇注料中使用微粉的主要优点是什么？1.不生成大量含结构水的水化产物，挥发和分解成分少，有利于材料受热 后结构和强度的保持；2.微粉的表面活性高，有利于提高低、中温的结合强度，降低烧结温度；3.微粉分散后可填充更细小的空间，有利于减水，改善流动性和提高致密 度及改善抗熔渣渗透性；25、论述烧成耐火制品的生产工艺流程，并对各工艺进行简单分析。答：(1)原料制备:采选矿、煅烧、破粉碎成粉体，各种粒度的颗粒料等;(2)坯料制备（具备加工能力的粉料、颗粒料性质）;(3)配料（混料）;(4)成型（不定形耐火材料不需要成型）;(5)干燥;(6) 烧成（不烧砖的烧成在使用时完成）.26、何谓一次莫来石化？二次莫来石化？你如何评价二次莫来石化所带来的影响。答：一次莫来石化是指高岭石脱水后的偏高岭石分解出来的Al203与Si02反应 形成莫来石的过程；二次莫来石化是指铝矾土中高岭石脱水后的偏高岭石分解出来的Si02与水铝石 的A1203反应形成莫来石的过程。莫来石的反应有一定的膨胀效应，因此，对于高铝讯土的烧结和高铝砖的生产来 说，二次莫来石化是有害的，通常需要采取相应措施消减二次莫来石化的影响， 例如在高铝砖的生产中，避免二次莫来石危害的措施：适当提高煅烧温度、调整 配料组成、调整颗粒组成、部分熟料和结合粘土共同细磨。但是，在高荷软或低蠕变高铝砖中，可以利用这一反应过程产生的微膨胀以 抵消材料高温下的收缩，有效的提高了材料的抗蠕变性能。所以，二次莫来石化也有有利的一面。27、论述直接结合镁铬砖的生产工艺要点、种类和使用情况。答：（1)直接结合镁铬砖。直接结合镁铬砖采用高纯镁砂和铬矿精矿生产的镁 铬砖，其杂质含量少，烧成温度高（多1700C)，高温矿物相的直接结合率高， 具有高抗侵蚀性、高强度、耐腐蚀及优良的抗热震性。应用于水泥回转窑、炼钢 电炉衬、玻璃窑蓄热室、石灰窑、混铁炉等。28、镁铝尖晶石是目前耐火材料中用量较大的复杂氧化物合成原料之一。试叙述镁铝尖晶石合成料的分类及其主要生产工艺。镁铝尖晶石原料生产工艺:1.烧结法2.电熔法29、碳复合耐火材料的技术关键之一是选择合适的抗氧化剂。试写出四种抗氧化剂，并举一例从热力学和动力学上说明抗氧化剂的作用原理。Si、Al、SiC、B4C.1. 首先与氧发生反应，避免碳与氧反应2.氧化后形成的新矿相产生体积膨胀，封闭气孔，使砖的致密度提高，阻止矿渣的渗透3.新生成的矿相在石墨和氧化之间“搭桥”，使其形成牢固的结合。30、随着炉外精炼技术的发展，刚玉尖晶石和矾土尖晶石耐火材料已经成为钢包内衬的主要材料。试述这类钢包材料的尖晶石的引入方式、生产工艺路线和影响合成料质量的因素答：1)引入方式 一以镁砂或MgO引入；一以预合成镁铝失晶石引入。1) 生产工艺路线1、菱镁矿或轻烧镁砂等+工业氧化铝或铝矾土生料或铝矾土欠烧料一配料一干法或湿法共 磨一压球一干燥一烧成2、菱镁矿或轻烧镁砂等+工业氧化铝或铝矾土生料或铝矾土欠烧料一配料一干法共磨一压 球一干燥一轻烧一粉碎一压球一干燥一烧成3、轻烧镁砂等+工业氧化铝或铝矾土生料一配料一熔融一冷却或：刚玉或矾土+镁砂或尖晶石一配料一混合一装袋一一现场加水搅拌一振动浇注一养护一烘烤一使用4、刚玉或矾土 +镁砂或尖晶石+结合剂一配料一混碾一成型一烘烤一使用2) 影响合成料质量的因素一原料纯度高，杂质少，特别是CaO、Si02含量少，A1203/Mg0比接近理论尖晶石，尖晶石数量越高。一般富铝失晶石较理论尖晶石、富镁失晶石难烧，