耐火材料工艺学

1、1，干熄焦炉用莫来石砖荷重软化温度是衡量其优劣的重要物理性能指标。试述影响这种材料荷重软化性能的因素。答：1.化学组成纯度越高 杂志越低，特别是R2O含量越低 荷重软化温点越高。一般AL2O3含量越高 荷重软化点越高 杂质中MgO CaO可分解莫来石，也会影响荷重软化点2矿物组成莫来石比例越高，针状棒状柱状莫来石发育良好 荷重软化点越高 一般电熔莫来石砖荷重软化点比烧结莫来石砖高3外界条件烧成温度适当提高 保温时间延长 有利于荷重软化点改善 还原气氛不利于荷重软化点提高 升温速度越快，荷重软化点偏高2. 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

2、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 以镁砂或MgO引入；以预合成镁铝尖晶石引入2生成工艺路线 菱镁矿或轻烧镁砂等+工业氧化铝或铝矾土生料或 铝矾土欠烧料配料干烧共磨压球干燥轻烧粉碎压球干燥烧成3影响合成料质量的因素 原料纯度高 杂质少 特别是CaO SiO含量少 Al2O/MgO比接近理论尖晶石 尖晶石数量越高原料细度越细 混合程度越好 尖晶石生成越快 生成量越大 成型压力一定程度上也影响尖晶石反应扩散 也即反应速度和生成量添加合适外加物 如MgCl2 AlF3等 有利于尖晶石的生成速度烧成温度应适当延长3含游离CaO耐火材料被认为是冶炼洁净钢具

3、有良好发展前景的耐火材料。试说明其优势、存在及其问题和解决措施。答：1优势：CaO熔点高，耐火性能好；抗碱性和酸性渣寝室能力强；高温下热力学性能稳定 因此耐真空性能优越；具有脱硫、脱磷及氧化铝等净化钢水能量；资源丰富2问题：抗水化性能差3解决办法：超高烧成温度或二步煅烧；添加物烧成 如Fe2O3等形成部分液相；形成稳定化合物 如C2S C3S CaZr等；表面处理，如磷酸 碳酸等 或树脂 沥青 硅油等；真空包装。4 不定性耐火材料因生产工艺不同种类繁多。请各举一例说明不定性耐火材料的种类特征。答：1浇注料：颗粒物+细粉+结合剂+减水剂，混合，加水搅拌，浇注成型，经养护 烘烤产生一定强度 2捣打

4、料：颗粒料+细粉 混合 捣打成型 经烘烤产生一定强度。有加结合剂 有不加结合剂 但通常加促烧剂，有加液态结合剂 也有加固态结合剂 3涂抹料：颗粒料+细粉+结合剂+可塑剂+促硬剂等 加水混合 人工涂抹成形 经烘烤产生一定强度 4喷涂料：与涂抹料或浇注料配料相似 机械喷涂到炉壁上 经烘烤或在线温度烘烤 产生一定强度 5投补料或投射料：颗粒物+细粉+结合剂+其他外加剂 加水混合 经烘烤或在线温度烘烤 产生一定强度 6耐火泥：以细粉为主 添加结合剂等 加水混合 填充在砖缝之间 经烘烤将砖粘结在一起 如铝镁火泥。5碳复合耐火材料低碳化是耐火材料发展方向之一。试说明低碳化可能导致的问题 如何解决。答：1问

5、题：热震稳定性降低；抗渣侵蚀 特别是抗扎渗透性降低；导电性降低2解决办法：添加导热性、导电性能好的金属或合金等；添加非氧化物如Sialon或Alon等；添加低热膨胀系数材料，或引入微裂纹或抗渣行强的材料；如ZrO2或锆刚玉等采用超细石墨取代天然石墨；添加纳米碳管、纳米碳纤维或晶须等；改变颗粒级配 适当增大临界颗粒尺寸。1试区别耐火度、高温蠕变、高温荷重变形温度这三种概念的含义 并选择其中之一 从组成 结构和外界条件方面提高这种性能。答：1异同点：耐火度：无重 变温 荷重软化温度：恒重 变温；高温蠕变：恒重 恒温2影响因素：纯度越高 抗蠕变性越好 杂质越多 抗蠕变性越差； 结晶相/玻璃相比例越高

6、 抗蠕变性越好 反之越差； 结晶相晶粒越细 晶界越多 颗粒越细 抗蠕变性越差； 玻璃相粘度越高 抗蠕变性越好； 结晶相呈针状棒状板状网络交叉 抗蠕变性越好； 结晶相与玻璃相之间无反应或溶解 一般抗蠕变性更好； 还原气氛较氧化气氛下 抗蠕变性更差 或升温速度越快 抗蠕变性偏高 （“另一题” 热风炉用硅线石质抗蠕变性是衡量其优劣的重要物理性能指标。试述影响这种材料抗蠕变性的因素？）2不定性耐火材料是耐火材料中重要的一类材料 说说不定性耐火材料结合剂是如何分类的 举例说明，说说你对目前不定性耐火材料的新型结合材料的了解答：1按时间：暂时性结合剂和永久性结合剂 2按性质：有机结合剂或无机结合剂；3按硬

7、化方式：热硬性 如磷酸二氢铝 气硬性 如水玻璃 水硬性 如纯铝酸水泥 火硬行 如陶瓷结合；4按结合方式：水合结合和凝聚结合 如水泥 硅微粉 新型结合剂：溶胶 Al2O3微粉 凝胶粉 环保沥青3，Al2O3C质浸水式水口制备过程中一般都要在1300温度下进行埋碳烧成 制备时其中添加有Al Si和SiC，是从“氧势”并结合下图分析这些添加剂在使用温度为1550是否能起到防氧化作用？是如何起作用的？答：由于经过1300的埋碳烧成 其中Al已全部转变成问Al4C3与AlN Si部分转变成SiC和Si3N4 在连铸时的使用温度为1500 水口中只有AlN Al4C3和未转变的Si对O的亲和力大于碳 能优

8、先于碳被氧化而保护膜 而保护碳 而SiC与氧的亲和力小于碳和氧的亲和力 所以在Al2O3C质浸水式水口中SiC起不到保护碳的作用。1、 耐火材料的裂纹主要有哪几类？试分别说说它们产生的可能原因。答：裂纹主要有层裂 网裂 龟裂等 层裂一般因为压制成型造成 网裂一般因为干燥形成 龟裂通常是颗粒级配不合理烧结后形成。 2耐火材料热传递方式有哪几种？如何提高隔热耐火材料的隔热效果？答：热传递方式有传导 对流 辐射等 材料本身低导热系数 高气孔率 微气孔化等3、 钢包是储运和进一步精炼钢水的重要设备，其内衬多为铝镁质材料，损毁方式主要为剥落。试述钢包内衬耐火材料剥落破坏的主要原因，并选择其中之一，提出其

9、性能的提高措施。 答：剥落有结构剥落 热剥落 机械剥落等 热剥落：热膨胀系数小 导热率高 弹性模量下 微裂创 少量晶相 晶须 合适强度 结构剥落：保证荷提高原料的纯度 改善制品的化学矿物组成；提高体积密度 降低气孔率； 机械剥落：骨料硬度；泥料粒度组成；气孔率；结合性质； 性能提高措施：1提高密度2增大强度3制品的矿物组成 如固相 液相比例等4组织的结构，降低气孔率 5提高材料颗粒结合的牢固性 5节能减排和应对气候变化已经成为我国当前经济社会发展的一项重要而紧迫的任务。试从耐火材料角度介绍你的人认识或提出你的设想 答：高资源消耗：优质、高效、废弃物再生利用 高能耗：不定性耐火材料、轻质耐火材料

10、 高环境污染：开发无络耐火材料、环保沥青、环保结合剂、除尘系统、废弃物再生利用 4莫来石材质是Al2O3-SiO2系统中重要的一类耐火材料 试述刚玉莫来石耐火材料中莫来石的引入方式或种类、生产工艺路线和影响合成料的因素 答：引入方式分莫来石 “三石”高铝矾土熟料 硅石与氧化铝混合粉等 按种类分 化学组成或纯度分：高纯莫来石、天然莫来石 矿物组成分 70莫来石、60莫来石、50莫来石或理论莫来石 富铝莫来石或 -莫来石 莫来石 莫来石 生产工艺分：电熔莫来石、烧结莫来石 生产工艺路线：烧结莫来石：干法原料-干法共磨-成球-干燥-烧成 湿法原料-湿法共磨-挤泥-干燥-烧成 烧成温度：高纯莫来石17

11、00-1750 天然莫来石1600-1650 电熔莫来石：原料-干法共磨-熔融-冷却 莫来石晶粒一般呈针状 棒状 因此莫来石的耐火材料高温力学性能较好 但如果钾离子钠离子含量高时 莫来石晶粒会变成粒状，甚至会溶解到玻璃相中。 影响因素：1化学组成：Al2O3/SiO比接近理论莫来石或偏高 有利于提高莫来石化程度；杂质对莫来石合成影响很大杂质含量越大 莫来石含量越低 其中影响最大的是钾钠 2原料结构特性及分散度：-Al2O3与-Al2O3甚至-Al2O3晶体结构更接近尖晶石结构 有利于莫来石的合成；原料细度越细 分散性越好 合成质量越高 3烧成制度：因莫来石属反应烧结 所以莫来石反应阶段 升温速

12、度应缓慢 烧成温度应适当提高 但太高莫来石有分解趋势 烧成气氛不宜采用还原气氛 3水泥窑耐火材料无铬化 其主要由MgO CaO系 MgO ZrO系和MgO Al2O3系材料 说明其优势 存在的主要问题 选择其中某一体系针对存在的主要问题提出提出解决措施 答：1体系及性能特征：MgO CaO质 抗热震性好 挂窑皮性好 容易水化 MgO ZrO质抗热震性好 挂渣皮性好 但价格高 MgO Al2O3质 抗热震性好 但不易挂窑皮 2MgO CaO质抗水化问题：超高烧成温度或二步煅烧； 添加物烧成 如Fe2O3等形成部分液相； 形成稳定化合物 如C2S C3S CaZr等； 表面处理，如磷酸 碳酸等 或

13、树脂 沥青 硅油等； 真空包装。 3解决措施：高资源消耗：优质、高效、废弃物再生利用 高能耗：不定性耐火材料、轻质耐火材料 高环境污染：开发无络耐火材料、环保沥青、环保结合剂、除尘系统、废弃物再生利用。2莫来石质材料是Al2O3-SiO2系统中重要的一类耐火材料。试述莫来石质耐火材料中莫来石的引入方式或种类有哪些？并说明其所对应的性能特征。答:1引入方式 工业法：电熔莫来石或烧结莫来石 以及“三石”等 化学法：溶胶凝胶法或化学共沉淀法或熔盐法等 耐火材料中一般以工业法为主 2性能特征 莫来石晶体结构中氧的电价不平衡 晶体易向c轴方向成长 莫来石通常以针状棒状或柱状晶粒存在。因此莫来石制品具有优良的高温力学性能 如果莫来石中K Na含量高时 莫来石晶粒会变成粒状 甚至全部溶解到玻璃相中 从而严重影响其高温力学性能。由于烧结莫来石晶粒小 缺陷多 电熔莫来石晶粒大 缺陷少 所以： 高温抗折强度：烧结莫来石制品电熔莫来石 抗热震性： 烧结莫来石制品电熔莫来石 体积稳定