耐火材料

13、镁质耐火材料的应用：①普通镁砖：能经受钢液、熔渣的高温热负荷、流涕的流动性冲击和钢液也强碱性渣的化学浸蚀，可用与大多数冶炼炉应用。但因抗热震性较差而不宜用于温度急剧变化之处；②镁钙砖和镁硅砖：可用于同普通镁砖适用相同之处，但由于荷重软化温度较高且抗碱性渣性能更好而适用范围更广泛。③镁铝砖：可代替普通镁砖，抗热震性优良，荷重软化温度较高而可用于遭受周期性温度波动之处。④镁铬砖：易用于高温、渣蚀和温度急剧变化的条件下使用，但不宜用在气氛频繁变动的条件下。⑤直接结合镁砖:具有较高的高温强度和优良的抗蚀性，用于遭受高温、重荷和渣蚀严重之处，其效果优于普通镁质耐火材料。

14、什么叫困料？ 答：将混炼成型或挤力处理后的坯料在一定温度、湿度的环境下，储存一段时间的方法。其发生的有利的化学物理变化有：通过困料的过程，使它里面的水分分布更加均匀，坯料表面的蒸发水分非常少；坯料里面的水分通过里面的毛细管从水分高的地方转移到水分少的地方，原来毛细管中没有被水填充的地方被水填充，增加了坯料的可塑性；在潮湿的环境中由于细菌的作用可使有机物变质，并生成有机酸，起到表面活性剂的作用并使坯料均化；另外，困料中的水化反应有时可以产生一些胶体物质，提高坯料的结合性和可塑性。

15、原料煅烧的目的？ 答：高温下除去结晶水、碳酸根和挥发物，使耐火制品在烧成时或高温下使用时提高稳定性；原料煅烧过程中会发生两个变化，一个是物理化学变化，根据原料的不同可能会涉及原料吸附水结晶水有机物的排出分解反应，相变和固相反应；第二是烧结，烧结是使原料的气孔率降低，提高原料的体积密度。 16、提高耐火材料的抗渣性答：有两点，一是提高原料的纯度，第二是制备致密并且均匀的组织结构的制品

17、影响干燥时间的因素答：?物料的性质和结构?砖坯的形状和大小?坯体的最初含水量和干燥后的残余水分要求④干燥介质的温度、湿度和流速⑤干燥器的结构 18、为了提高粘土制品的高温性能有哪些措施？答：?对粘土原料进行选矿、纯化处理，降低杂质含量 ?适当提高烧成温度，使制品具有致密结构 ?使用高基质（氧化铝的组成接近莫来石）组成结构特征配料④采用多熟料配料及混合细磨的措施 19、二次莫来石化对耐火材料产生的影响有哪些？怎样防止？答：影响 ?形成莫来石时产生体积的增值，即体积突然增大 ?二次莫来石化时因体积增大，颗粒间相互推开，产生空隙，这些空隙很难靠液相来弥合，使各矿物分布不均匀防止提高煅烧温度

20、高铝砖产生黑心的原因答：最主要原因的是烧成气氛和钛铁杂质氧化物防止：?高钛防腐原料中采用强磁除铁，避免铁钛粒子共存 ；改变高铝砖的装配部位，尽量装

在窑的足部，避免装在火箱部位 ；加大热风量，造成富氧操作，避免还原气氛 ； 在冷却过程中缓慢降温，使低价铁钛粒子重新氧化而褪色

21、应力诱导相变增韧答：诱导相变产生的能量使机体发生相变，消除外力产生的能量，达到增韧效果。分析：ZrO2分散在耐火材料基质中的时候，在烧成温度下，ZrO2的形态是以T-ZrO2?的形式存在。ZrO2有三种变体，一种是M型ZrO2，一种是T型ZrO2，一种是C型ZrO2。开始时，在烧成温度以下的时候ZrO2以四方形的形式存在，当冷却到某一个温度时，会发生马氏体相变，转变为M型ZrO2，并伴随有一定的体积膨胀和晶粒形状的变化，形状的变化由于受到周围基质的约束，相变受到抑制。所以当它冷却到某一个温度时，因受到抑制会使温度降低，调整周围基质的性质有可能使T型的ZrO2即四方形的ZrO2老弛到室温，当材料受到外力作用的时候，基质对ZrO2颗

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粒的约束松弛，触发它向结晶型的转变，即向单斜型转变，这时相变消耗一部分能量，抵消了一部分外部能量，达到增韧效果。

22、白云石水化会给炉衬带来哪些不利影响？答：?体积膨胀，破坏砖体结构 CaO的密度是多少，白云石水化后密度会降低多少，砖体因膨胀而受影响，导致砖体抗熔渣的冲刷性能及基质的抵抗能力降低等 ?降低炉衬的含碳量 ?阻碍碳素的石墨化，碳素以无定形的状态存在。

23.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SiO2，SiO2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。它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。

24、莫来石、菱镁矿、白云石、镁铝尖晶石和镁镁橄榄石的分子式。 答：莫来石：3Al2O3·SiO22 菱镁矿：MgCO3白云石：CaCO3·MgCO3 镁铝尖晶石：MgO·Al2O3 镁橄榄石：2MgO·SiO2

25.镁质耐火材料的种类和特点。 答：种类：冶金镁砂、镁砖、镁硅砖、镁铝砖、镁钙砖、镁碳砖等 特点：镁质耐火材料的耐火度高，对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性 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：一次莫来石化指高岭石脱水后的偏高岭石分解出来的Al2O3与SiO2反应形成莫来石的过程； 二次莫来石化指铝矾土中高岭石脱水后的偏高岭石分解出来的SiO2与水铝石的Al2O3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，对于高铝矾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、碳化硅制品的种类，氮化硅结合碳化硅砖的工艺特点。 答：碳化硅制品种类:1,氧化物结合碳化硅 2，氮化硅结合碳化硅 3，自结合碳化硅 4，反应烧结碳化硅。 氮化硅结合碳化硅砖 以氮化硅为主要结合相的碳化硅制品。一般含碳化硅70%～75%，氮化硅18%～25%。具有良好抗高温强度和优良的抗侵蚀能力。以碳化硅和金属硅粉为主要原料，采用高温氮化烧成法制备。主要用于高炉风口、铝电解槽内衬等。

28、耐火材料中引入碳质材料有什么作用。 答：碳质的导热系数高，韧性好，对渣的润湿性差，引入到耐火材料 中可大大提高提高钢铁工业用耐火材料的使用寿命。 （1） 碳质材料的导热系数高和热膨胀系数低，使材料具有优良的抗热震性能。 （2） 碳质材料对渣的润湿性差，使材料具有优良的抗侵蚀性能。 （3） 碳质材料的防氧化性能差，必须采用防氧化措施。 论述题

1、论述直接结合镁铬砖、再结合和半再结合镁铬砖的性能特点、生产工艺和使用情况 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（≥1700℃），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

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蓄热室、石灰窑、混铁炉等。 （2）再结合镁铬砖。用电熔镁砂为原料按合适的化学与粒度组成配合，经混炼、高压成型、1800℃高温烧成而成。制品中直接结合程度高，杂质含量少，具有优良的高温强度、高温体积稳定性、耐腐蚀和抗侵蚀性。广泛应用VOD炉渣线；重有色金属转炉风口区；闪速炉反应塔，沉淀池；碱性耐火材料窑炉高温带等。（3）半再结合镁铬砖。采用部分电熔镁砂为原料生产的镁铬砖。其性能介于直接结合镁铬砖和再结合镁铬砖之间。其使用情况则与再结合镁铬砖差不多。

2、影响烧结莫来石质量的因素 ?铝硅比 ?原料活性 ?原料的混合方式和细度④坯体的成型方式⑤烧成温度和保温时间⑥杂质和添加物的影响每个点都要说明，否则不给分 A．A l2O3/SiO2比。合成莫来石的配料组成应为Al2O3：71.8%~77.8%，SiO2：22.28%~28.2%，即A l2O3/SiO2比为2.55~3.40之间。许多研究表明，当配料中的Al2O3在68%左右时，莫来石熟料中的莫来石含量最高。B．原料的活性。烧结法合成莫来石主要是通过固相反应来完成的，因此原料的活性对其有重要影响。高岭土经1100℃煅烧后，其中的管状矿物被破坏，并发生一系列的相变化，使颗粒容易产生缺陷引起较高的活性，能促进莫来石的合成，利用熟料烧结，是较好的合成莫来石用天然原料。 C．原料的混磨方式与细度。原料的混磨有干法和湿法。干法工艺较为简单，但磨细混合效果较差，不易混合均匀，特别是采用黏土原料时，混合磨细效率更低。而湿法磨细时，黏土加水后形成高分散体系的胶体，流动性好，与工业氧化铝混合时，颗粒之间接触面积增大，研磨效率高。 烧成法合成莫来石为固相反应，原料颗粒小，则比表面积大，反应界面和扩散界面增加，反应物层厚度减小，反应速率增大。而且颗粒愈小，其结构缺陷愈多，愈利于莫来石的固相反应和烧结。 D．坯体的成型方式。有压坯法和真空挤出两种成坯方式。压坯法的成型压力较真空挤出法大，生坯的体积密度大。增加压力对纯固相反应和烧结有促进作用，但有气相参与反应时，增加压力，反应速率反而下降。压坯成型的生坯一般密度不均匀，而挤出成型的生坯密度均 匀，烧成后体积密度显著提高，而且莫来石的生成量也较大。 E．烧成温度及保温时间。莫来石化反应与烧结过程可以分成三个阶段。1200-1650℃为第一阶段生成莫来石的固相反应和烧结过程同时进行，该阶段几乎无玻璃相形成，接近于纯固相反应。1650~1700℃莫来石含量变化不大， 1700℃时，熟料的显气孔率最低、体积密度最大，此阶段可看做第二阶段，实际上是有液相参与的烧结阶段。在1700℃左右，进入烧结的末期阶段，烧结缓慢甚至有停滞现象，再继续升温，会产生反致密化现象，显气孔率增加、体积密度下降。 F.杂质及添加物的影响。Na2O对莫来石形成刚玉分解影响较大，它抑制莫来石的形成，在高温下导致莫来石分解，将产生大量的富硅玻璃。 Li2O也能促进莫来石的分解。K2O对莫来石的影响研究较少，通常认为其作用与Na2O相同，即破坏莫来石的形成，且 使熟料内产生大量的玻璃相，恶化高温性能。TiO可以固溶到莫来石晶格中，固溶极限为2.9±0.2%。在固溶极限内，2TiO有助于莫来石 的初期烧结和晶粒长大。超过固溶极限则抑制烧结，并使熟料的总气孔率和平均孔径显著增大。 Fe2O3含量小于3%时，对莫来石的合成作用不明显，但Fe2O3含量大于3%时，莫来石会因铁离子半径的增大而破坏。 MgO、CaO对莫来石的影响视其加入量而有区别。

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