耐火材料重点

1、第一章：1耐火材料的定义；耐火度不小于1580的无机非金属材料分类：按化学成份、矿物组成分类1）氧化硅质2）硅酸铝质3）氧化镁质4）刚玉质5）白云石质MgCa(CO3)2 6）尖晶石质Fe2MgO4 7）橄榄石质Mg2SiO4 8）碳质9）含锆质10）特殊耐火材料按化学性质分类；1）酸性耐火材料2）中性耐火材料3）碱性耐火材料 3、按制造方法分类块状耐火材料;不定形耐火材料;烧制耐火材料;熔铸耐火材料。4、按耐火度分类普通耐火材料（15801770）;高级耐火材料（17702000）;特级耐火材料（大于2000）。按密度分：轻质 (气孔率45%-85%)、重质生产过程中的基本知识，如一般生产工

2、艺流程：原料加工配料混练（成型）干燥烧成（熔制）（成型）检验成品，配料（颗粒级配又称（粒度）级配，由不同粒度组成的物料中各级粒度所占的数量，用百分数表示。）混料使两种以上不均匀物料的成分和颗粒均匀化，促进颗粒接触和塑化的操作过程称为混练。等内容；耐火材料行业存在的问题1）钢铁行业竞争激烈，面临更大的成本压力2洁净钢的生产对耐火材料提出更高要求，除了要求长寿还要对钢水无污染3）研发有待加强，4）应注意可持续发展战略。存在的差距：1、通常用耐火材料综合消耗指标来衡量一个国家的钢铁工业与耐火材料的发展水平，我国吨钢消耗水还较高。（见下表）2、耐火材料生产装备落后，新技术推广慢3、原料不精，高纯原料的

3、生产有困难。，发展趋势：当今耐火材料的发展，一极是不定形化，而另一极则是定形耐火材料的高级化，概括起来就是朝着高纯化、精密化、致密化和大型化。着重开发氧化物和非氧化物复合的耐火材料。等。问题：1合计可用作耐火原料总数为4000余种，其中常用于工业生产的耐火原料只有100种。why? 除了考虑熔点外，还要看它在自然界中存在的数量及分布情况，即作为耐火原料还应该具有来源广，成本低廉。在地球岩石层中，硅酸盐+铝酸盐数量最大占86.5%。金属Pt的熔点为1772，可以用作耐火原料，但是太昂贵了2留意“烧成”与“烧结”的区别！烧成是陶瓷、耐火材料制品烧成过程中最重要的物理、化学过程。所谓 “烧结”，就是

4、指坯体经过高温作用逐渐排出气孔而致密的过程。第二章：耐火材料的宏观结构、微观结构方面的知识，如显微结构的类型；基质连续结构，主晶相连续结构； 基质连续结构：液相数量较多或主晶相润湿性良好，主晶相被玻璃相包围起来，形成基质连续，主晶相不连续结构，如粘土砖。主晶相连续结构：液相数量较少或主晶相润湿不良，形成主晶相连续，基质不连续结构，如硅砖。力学性能中抗折强度：材料单位面积所承受的极限弯曲应力，高温抗折强度：材料在高温下单位截面所能承受的极限弯曲应力、蠕变：材料在恒定的高温、恒定的外力作用下所发生的缓慢变形，称高温蠕变；热学性质中的比热容） 定义：常压条件下，加热单位质量的物质使之温度升高 1所需

5、要的热量，单位：KJ/kg · ；使用性质的全部内容。 耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性质称为耐火度 (与熔点不同）。 熔点是纯物质的结晶相与其液体处于平衡状态下的温度；耐火度与熔点的区别：(1)熔点指纯物质的结晶相与液湘处于平衡时的温度；(2)熔点是一个物理常数；(3)耐火材料为多相混合体，其熔融是在一定的温度范围内进行的，所以耐火度是一个工艺指标问题：耐火度能否作为耐火材料的最高使用温度？耐火材料达到耐火度时实际上已不具有机械强度了，因此耐火度的高与低与材料的允许使用温度并不等同，也就是说耐火度不是材料的使用温度上限，只有综合考虑材料的其它性能和使用条件，才能作为合理选

6、用耐火材料的参考依据耐火材料在高温下长期使用时，其外形体积保持稳定不发生变化(收缩或膨胀)的性能称为高温体积稳定性。 一般用材料重烧线变化率和重烧体积变化率来表示。 问题：一般材料的重烧都是收缩的，为什么在砌筑窑炉等热工设备时还要留膨胀缝？ 因为两者不是在相同的温度下使用的，在未达到重烧温度前，材料是热胀冷缩的，所以砌筑窑炉时要预留膨胀缝。当温度达到重烧温度后，由于液相的生成，材料发生重烧收缩定义：耐火材料抵抗温度急剧变化而不破坏的性质。或称抗热震性、热稳定性抗渣性（1） 定义：耐火材料在高温下抵抗熔渣侵蚀而不损坏的性质。 第三章：常见天然耐火材料：硅质岩石、蜡石、锆英石、蓝晶石、红柱石、硅线

7、石、橄榄岩、铬铁矿熟料：耐火粘土熟料、高铝矾土熟料；烧结镁砂；烧结氧化铝、板状氧化铝、。熔块的品种：电熔耐火原料（熔融石英，电熔刚玉、电熔镁砂、电熔尖晶石），蓝晶石族矿物；主要指化学式为Al2O3·SiO2的一组无水铝硅酸盐矿物，有三个同质多象变体，分别是蓝晶石、红柱石和硅线石。既可作为耐火原料，又可作为添加剂中膨胀剂高铝矾土熟料的相关知识，如加热变化分解阶段（4001200左右），二次莫来石化阶段（12001500左右重结晶阶段（始于二次莫来石化趋于完成时，止于烧结结束）烧结性影响铝矾土烧结的因素主要是1）二次莫来石化过程2）液相的数量3）矾土的组织结构。第四章：二氧化硅的同素异晶

8、转变，不同晶型之间的转变称为迟钝型转变；硅砖的生产中相关的问题，如矿化剂作用（催化剂/缓冲热应力）：在烧成时加速石英转化为鳞石英和方石英，同时仍保持其耐火度并防止松散和开裂、真密度：判断其晶型转变程度的重要标志之一，；硅砖的矿物组成 主晶相 为鳞石英和方石英 基质为石英玻璃相 。问题: 1.硅砖生产中，如何实现迟钝型转变？如何减少晶型转变的体积效应导致的危害？矿化剂，CaO、FeO，严格合理的烧成制度；用硅砖砌筑的炉窑在加热烘烤过程中，应缓慢升温，以免因膨胀过激而使砌体破坏。第五章：硅酸铝质耐火材料种类的划分分粘土质，半硅质，高铝质，莫来石质，刚玉质五类；硅酸铝系各种耐火材料的矿物组成，粘土质

9、晶相组成：主要含莫来石、以及少量方石英、石英及玻璃相。烧成气氛微正压氧化气氛烧成等；高铝质（氧化铝大于48%）耐火材料的划分；低莫来石质，莫来石质，莫来石-刚玉质，刚玉-莫来石质，刚玉质五种。高铝质耐火材料烧结的影响因素：烧结过程在二次莫来石化的时候，组织结构最不均匀，烧结最困难，在烧结过程中产生大的体积膨胀。，烧成中和二次莫来石相关的问题。烧成温度。 严格控制烧成温度和二次莫来石化反应。一般高铝砖生产中不希望烧成过程发生二次莫来石化过程，因为其体积效应。减轻二次莫来石化反应措施： （1）熟料的严格拣选分级。 （2）合理选择结合剂的种类和数量。（3）熟料的邻级混配和氧化铝含量高的熟料以细粉形式

10、加入。（4）合适的颗粒组成（两头大，中间小原则）（5）适当提高烧成温度问题：热风炉用低蠕变高铝砖的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。 纯度愈高，抗蠕变性愈好；杂质愈多，抗蠕变性愈差。结晶相/玻璃相比例愈高，抗蠕变性愈好，反之愈差。结晶相晶粒愈细，晶界愈多，颗粒愈细，抗蠕变性愈差。玻璃相形成温度愈高，粘度愈高，抗蠕变性愈好。结晶相呈针状、棒状、柱状网络交叉，抗蠕变性愈好。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，或升温速度愈快，抗蠕变性偏高第六章：镁质耐火材料，MgO-R2O3系相图中的信息解读；熔点和分解温度均较

11、高（MgO-MK>MgO-MA>MgO-MF）;R203固溶于方镁石，有助于烧结，溶解度： Fe203 Cr203 >Al203。故促进烧结方面，Fe2O3最强。方镁石固溶R2O3，使MgO-R2O3系统开始形成液相的温度都有所提高。 以MgO-R2O3系统中固溶同量R2O3而论，由于MgO·Cr2O3的熔点最高，同方镁石的共熔温度最高，溶解量也较高，溶于方镁石形成固溶体后开始出现液相温度最高。含镁铬尖晶石的镁质耐火材料的高温性能是最优秀的白云石质耐火材料，含游离CaO的耐火材料，种类 含游离CaO的白云石质耐火材料（不稳定） 不含游离CaO的白云石质耐火材料（稳定

12、，）简要生产工艺；存在的优点，问题，措施。问题：含游离CaO耐火材料被认为是冶炼洁净钢具有良好发展前景的耐火材料。试说明其优势、存在问题和解决措施。 1）优势： CaO熔点高，耐火性能好； 抗碱性和酸性渣侵蚀能力强； 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力； 资源丰富 2）问题：抗水化性能差 3）解决办法： 超高温烧成，或二步煅烧； 添加物烧成，如Fe2O3等形成部分液相，或氧化铈等形成固溶体； 形成稳定化合物，如C2S、C3S、CaZrO3等； 表面处理，如磷酸、碳酸等，或树脂、沥青、硅油等； 真空包装问题：提高镁质材料直接结合程度的途径？引入Cr

13、2O3；以高熔点物相作次晶相(尖晶石、C2S、M2S等)；如，对于普通镁质耐材，可以调节合适的C/S比。除了相组成和直接结合程度，晶粒尺寸也影响耐火材料性能。 影响抗渣性，晶粒越大，材料抗侵蚀能力越强。 晶粒尺寸越大，提高耐火材料抗高温蠕变性能。第七章：1含碳耐火材料的种类：碳素耐火材料、石墨耐火材料、碳化硅耐火材料、碳复合耐火材料；2碳复合材料种类：由两种或两种以上不同性质的耐火氧化物（MgO、CaO、Al2O3、ZrO2等）和碳素材料及非氧化物材料为原料，用碳素材料作为结合剂而制成的一种多相复合耐火材料。镁碳砖、铝碳砖、，镁铝碳砖、镁钙碳砖；3镁炭砖的生产相关的问题；主要是镁砂、石墨、结合

14、剂和添加剂问题：1、镁炭砖生产中对镁砂和石墨的要求是怎样的，为什么？镁砂：MgO含量高的烧结镁砂或电熔镁砂，w(MgO)=95%-99%，CaO/SiO2(摩尔比)大于2，杂质含量少。氧化镁纯度越高杂质越少，方镁石直接结合程度提高，抗渣抗熔损提高；石墨：高纯的(92%-99%) 天然鳞片石墨。纯度越高生产的碳砖高温使用时结构好、高温抗折强度大、耐侵蚀性越好。2、近年在镁炭砖生产中，结合剂更倾向用于用酚醛树脂做结合剂，试问使用酚醛树脂做结合剂有什么优点？1）酚醛树脂系线性结构的高分子，对石墨有优良的的润湿性，热解生成非晶态碳2）混练与成型性能好，室温可直接混练成型，压制的砖坯强度高3）可降低烟尘

15、质量浓度，减少环境污染4）残炭量高。3、镁炭砖生产中常用的抗氧化剂有哪些？抗氧化的作用机理是什么？主要是抗氧化剂，铝粉、硅粉、铝镁合金粉、碳化硅粉、碳化硼粉；1）抗氧化剂首先与氧气反应，避免碳与氧反应2）氧化后形成新物相体积膨胀，封闭气孔，使致密度提高，阻止炉渣渗透3形成新物相在石墨与氧化镁之间搭桥，使其形成牢固结合。4铝碳耐火材料的种类铝炭质耐火材料是由氧化铝原料和碳质原料，添加剂(碳化硅、金属硅等)，用碳质结合剂(沥青、树脂等)制成的含碳复合材料，分为不烧铝碳质耐火材料和烧结铝碳质耐火材料。第八章：1含锆耐火材料的定义主要是指含氧化锆(ZrO2)或锆英石(ZrO2·SiO2)的耐

16、火材料。，种类；2锆质熔铸制品的矿物组成为氧化锆晶相，主要以斜锆石、刚玉、斜锆石与刚玉的共晶体。玻璃相的化学组成近于钠长石。性质； 耐高温、耐侵蚀。生产工艺 原料：精选的锆英石砂或经脱硅处理的锆英石矿砂和工业氧化铝。混料熔化浇注退火机械加工第九章：1不定形耐火材料的定义由合理级配的耐火骨料和粉料、结合剂、外加剂以一定比例共同组成的，不经成型和烧成而直接使用或加适当液体调配后使用的耐火材料；种类：浇注料、可塑料、捣打料、喷射料、投射料、耐火泥；2低水泥特点：1）CA水泥用量和水的用量显著降低； 2）由于其中CaO含量低，高温下基质中的低共熔液相数量少，材料的抗渣性能、高温强度和荷软会得以提高。3

17、）加入的水较少，只有普通浇注料的1/21/3，材料的气孔率较低，体积密度提高；硬化机理：低水泥浇注料的硬化机理：水合结合+凝聚结合的共同作用。水合结合：CA水泥的水化反应；凝聚结合：SiO2超微粉的凝聚结合。SiO2胶体颗粒先是在电解质作用下，表面Zete电位逐渐降低，发生聚集，即初期的凝结。凝结后SiO2颗粒表面形成的-Si-OH基团发生桥接形成 -Si-O-Si-网络结构，慢慢硬化获得强度。温度升高，这些Si-O键不会断裂，会继续增多，一次强度会提高；直到高温下SiO2与Al2O3反应生成莫来石。、3无水泥等新技术浇注料等的特性，硬化机理。无水泥浇注料是在低水泥和超低水泥浇注料基础上发展起

18、来的；与二者的显著区别就是其硬化机理，无水泥浇注料的硬化机理：超微粉的凝聚结合作用。外加剂只是促凝作用。第十章：1常温下轻质多孔耐火材料的绝热条件章节根本原因就是导热性差(即导热系数小)。因为绝热材料气孔率较高，气体导热性低；2多孔轻质耐火材料的制备方法:燃尽物加入法、泡沫法、化学法、泡沫熟料法；常用多孔轻质耐火制品的种类：轻质砖、空心球制品、轻质混凝土。纤维制品也了解一下。第十一章：1特种耐火材料的种类:高熔点氧化物、难熔化合物、金属陶瓷、陶瓷涂层；2金属陶瓷的基本知识，包括定义用物理或化学方法将陶瓷相和粘结金属相结合成整体的非均质的复合材料，两相彼此不发生化学反应或仅限于表面发生轻微的化学

19、反应和扩散渗透。种类：涂层制品、结合制品、浸渍制品、层状制品及金属丝加固制品；理想的显微结构：金属相形成一层连续的薄膜，将细小且分散均匀的陶瓷颗粒包裹。第十二章：造成耐火材料损毁的因素很多 (1)渣蚀作用。 (2)温度剧烈变化作用3) 气相的沉积作用 (4) 机械冲击和磨损作用。(5) 单纯熔融作用 四、耐火材料选用的原则 (1) 掌握炉窑特点。(2) 熟悉耐火材料的特性。(3) 保证炉窑的整体寿命。(4) 实现综合经济效益合理。5)无污染、无公害。炼铁（转炉、电弧炉）2、高炉用耐火材料 高炉用耐火材料损毁的原因主要是炉料机械磨损、碳素沉积、渣铁侵蚀、碱金属侵蚀和铅锌渗透、热应力和高温荷重等综

20、合因素，其中温度是决定性的因素。习题一： 1、 何谓耐火材料？我国耐火材料今后的发展方向是什么?定义：耐火度不小于1580的无机非金属材料； I；当今耐火材料的发展，一极是不定形化，而另一极则是定形耐火材料的高级化，概括起来就是朝着高纯化、精密化、致密化和大型化。2. 何谓颗粒级配？为何配料时要保证适当的颗粒级配？ 由不同粒度组成的散状物料中各级粒度所占的数量。常以占总量的百分数来表示。由不间断的各级粒度所组成的称连续级配；只由某几级粒度所组成的称间断级配。合理的颗粒级配是使配料获得低气孔率的重要途径。3解释概念：化学组成和矿物组成，主成分和杂质，主晶相和基质，气孔率和体积密度。化学组成指耐火

21、材料的化学成分组成，分主成分、杂质成分、外加成分；矿物：指由相对固定的化学组份构成的有确定的内部结构和一定物理性质的单质或化合物。在一定物理条件下是稳定的。根据耐火材料中构成相的性质、所占比重和对材料性质的影响，分为：主晶相、次晶相、基质；主成分通常是耐火材料中一种或几种高熔点的耐火氧化物或非氧化物。它是耐火制品的主体，直接决定耐火制品性能； 杂质成分则是指由于原料纯度有限而被带入或生产过程中混入的对耐火制品性能具有不良影响的部分。高温下有溶剂作用；主晶相：指构成制品结构的主体且熔点较高，对材料的性质起支配作用的一种晶相；晶相基质：是指在耐火材料大晶体间隙中存在的，或由大晶体嵌入其中的那部分物

22、质，也可认为是大晶体之间的填充物或胶结物。气孔率指物体中气孔体积占总体积的百分数；材料在包含实体积、开口和密闭孔隙的状态下单位体积的质量称为材料的体积密度。4耐火材料的显微组织结构有哪些类型？它们各有何特征？ 基质连续结构，主晶相连续结构； 基质连续结构：液相数量较多或主晶相润湿性良好，主晶相被玻璃相包围起来，形成基质连续，主晶相不连续结构，如粘土砖。主晶相连续结构：液相数量较少或主晶相润湿不良，形成主晶相连续，基质不连续结构，如硅砖。习题2：1、硅砖生产中常用的矿化剂有哪些？矿化剂的作用是什么？ CaO，FeO主成分的消石灰和鉄鳞；在烧成时加速石英转化为鳞石英和方石英，同时仍保持其耐火度并防

23、止松散和开裂、2、烧结刚玉质耐火材料与再结合烧结刚玉质耐火材料的区别？ （从生产角度和使用性能角度比较）“烧结刚玉制品”与“再结合烧结刚玉制品”的区别：前者原料是工业氧化铝，成型后的坯体经高温烧结。后者是“刚玉颗粒+细粉”配料，配料中大部分是颗粒料，颗粒间经高温煅烧后产生再结合。显然，后者的烧成温度要高于前者。一般后者的抗渣侵性能和抗热震性略胜一筹。 3、烧结高铝制品的过程中，影响烧结的主要因素是什么？如何减轻这一因素带来的不利影响？1）二次莫来石化反应液相的数量与组成情况矾土组织结构的均匀性：减轻二次莫来石化反应措施： （1）熟料的严格拣选分级。 （2）合理选择结合剂的种类和数量。（3）熟料

24、的邻级混配和氧化铝含量高的熟料以细粉形式加入。（4）合适的颗粒组成（两头大，中间小原则）（5）适当提高烧成温度习题3： 1、 不定形耐火材料的作业性能有哪些？并给出相关的定义解释。和易性:衡量不定形耐火材料混合料 (加入水或液状结合剂)搅拌混合达到均匀时的难易程度称为和易性。稠度:评估浆体状不定形耐火材料流动性的标准称为稠度。流动性愈大、稠度愈小。浆体的流动性与浆体中的固体液体之比有密切关系，固液比愈大、浆体的流动阻力也愈大、自由流动值也就愈低。流动值:衡量耐火浇注料振动浇注或自流浇注施工难易的一个技术指标是用流动值来表示。流动值越大的浇注料、越容易充填模型和表面摊平，也越易获得均匀结构的施工

25、体，其施 工过程方便。铺展性:泥浆状或泥膏状耐火材料用抹刀涂敷于耐火制品或耐火砌体表面上的难易程度称为铺展性。可塑性:耐火泥料在外力作用下、能产生形变而不开裂或溃散， 外力解除后能保持变形后的形状称为可塑性。附着率:通过喷射机将喷射耐火材料喷射到受喷涂的衬体上的附着量，以百分率计算称为附着率。凝结性 不定形耐火材料加水或液体结合剂拌合后，拌合料逐渐失去触变性或可塑料而处于凝固状态的性质称为凝结性。硬化性 不定形耐火材料加水或液状结合剂拌合和成型后，经过一定时间养护或加热烘烤固化而产生强度的性质称为硬化性。马夏值高炉炮泥塑性值（俗称马夏值）是衡量炮泥质量的关键指标之一。2、 不定形耐火材料中常见减水剂的作用机理是什么？减水剂：保持浇注料流动值基本不变的条件下，可显著降低拌和用水量的物质。作用机理：不与材料反应，只起表面物理化学作用。溶于水后能吸附在粒子表