2008耐材A-参考答案

注：1、教师命题时题目之间不留空白；2、考生不得在试题纸上答题，教师只批阅答题册正面部分，若考生须在试题图上作解答，请另附该试题图。3、请在试卷类型、考试方式后打勾注明。（第1页）试题__2007__年~__2008__年第2学期课程名称：耐火材料工艺学专业年级：考生学号：考生姓名：试卷类型：A卷√□B卷□考试方式:开卷□闭卷√□………………………………………………………………………………………………………一、填空题（20分，每题2分）1、耐火材料的显微组织结构主要有陶瓷结合、直接结合两种类型。2、与氧化物材料相比，一般非等轴晶系的材料的热膨胀率较小，热导率较小。3、相同气孔率的条件下，气孔小而均匀的耐火材料隔热性能比气孔大而集中的耐火材料好，耐火纤维的隔热性能与其直径和排列取向以及密度等有关。4、硅砖生产中选择矿化剂的原则主要为矿化剂与SiO2能够形成二液区和液相形成开始温度不大于1470℃。5、连铸功能耐火材料是指塞棒、长水口和浸入式水口以及滑板等。6、“三石”指化学组成相同而晶体结构不同的铝硅质天然原料，随温度升高，发生分解，并伴随体积膨胀，其中膨胀最大的是蓝晶石。7、亚白刚玉的熔制是通过添加无烟煤/焦炭/石油焦/含碳物质/C等还原剂，除掉铝矾土中的SiO2、氧化铁和部分TiO2等得到。8、非氧化物耐火材料通常指碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和硫化物。9、高温陶瓷涂层的施涂方法主要包括烧结法或火焰喷涂、等离子喷涂、低温烘烤补强法/气相沉积法/直接涂敷法等。10、高铝质耐火材料的高温力学性能主要取决于其结晶效应和玻璃效应。二、选择题（10分，第1题每空0.5分，第2题每空1分）1、不同耐火材料所对应的烧成条件及主晶相材质主晶相主要使用部位致密硅砖47硅线石质低蠕变砖38直接结合镁铬砖59Al2O3-SiC-C砖210镁质干式料16①方镁石；②刚玉；③莫来石；④鳞石英；⑤方镁石、尖晶石；⑥中间包；⑦焦炉；⑧热风炉；⑨有色冶炼炉；⑩鱼雷车和混铁炉。注：1、教师命题时题目之间不留空白；2、考生不得在试题纸上答题，教师只批阅答题册正面部分，若考生须在试题图上作解答，请另附该试题图。3、请在试卷类型、考试方式后打勾注明。（第2页）2、白云石质耐火材料抵抗富铁渣侵蚀能力的顺序：3＞1＞2，并且，气氛影响很大，5气氛优于4气氛。①理论白云石；②高钙白云石；③富镁白云石；④氧化；⑤还原。三、判断简答题（20分，每题5分）1、热剥落是渣渗透引起的材料变质而导致的剥落。答：错。热剥落是热震引起的剥落，渣引起的材料变质导致剥落为结构剥落。2、普通镁砖耐火度比硅砖高很多，所以，普通镁砖的荷重软化点比硅砖高。答：错。耐火度是无荷重条件下耐火材料抵抗软化的能力，荷重软化点是恒重条件下耐火材料抵抗软化的能力。或：普通镁砖主晶相方镁石熔点较硅砖主晶相鳞石英的高，但鳞石英为矛头双晶，液相为石英玻璃，粘度大，熔点较高，而普通镁砖方镁石通常被熔点较低的硅酸盐胶结相所包围。3、Sialon材料因为韧性存在问题没有在发动机中使用，所以，也不能作为耐火材料。答：Sialon材料韧性不及金属，但强度、热震稳定性、抗渣侵蚀性优良，所以，可作耐火材料。4、水泥因含CaO，高温下易与渣、耐火材料组分反应形成低熔物，所以，浇注料都应向低水泥、超低水泥甚至无水泥方向发展。答：水泥因含CaO，高温下易与渣、耐火材料组分反应形成低熔物主要指Al2O3-SiO2系耐火材料，而对于刚玉或铝镁系耐火材料，可利用高温下形成CA6高熔点物质改善性能。四、论述题（50分，每题10分）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，杂质越低，特别是R2O含量越低，荷重软化点越高。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，也会将影响荷重软化点。2）矿物组成—莫来石比例越高，针状、棒状、柱状莫来石发育越好，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；—玻璃相Al2O3/SiO2比接近莫来石、粘度大、表面张力大，荷重软化点高；—莫来石与玻璃相之间无反应，玻璃相不易润湿莫来石，呈孤岛状，一般荷重软化点高；—莫来石晶粒越大，晶界越少，荷重软化点越高。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注：1、教师命题时题目之间不留空白；2、考生不得在试题纸上答题，教师只批阅答题册正面部分，若考生须在试题图上作解答，请另附该试题图。3、请在试卷类型、考试方式后打勾注明。（第3页）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—以镁砂或MgO引入；—以预合成镁铝尖晶石引入。2）生产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→干法或湿法共磨→压球→干燥→烧成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→干法共磨→压球→干燥→轻烧→粉碎→压球→干燥→烧成轻烧镁砂等+工业氧化铝或铝矾土生料→配料→熔融→冷却或：刚玉或矾土+镁砂或尖晶石→配料→混合→装袋→→现场加水搅拌→振动浇注→养护→烘烤→使用刚玉或矾土+镁砂或尖晶石+结合剂→配料→混碾→成型→烘烤→使用3）影响合成料质量的因素—原料纯度高，杂质少，特别是CaO、SiO2含量少，Al2O3/MgO比接近理论尖晶石，尖晶石数量越高。一般富铝尖晶石较理论尖晶石、富镁尖晶石难烧，致密度前者差。—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。—烧成温度应适当提高，保温时间应适当延长。3、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。答：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；注：1、教师命题时题目之间不留空白；2、考生不得在试题纸上答题，教师只批阅答题册正面部分，若考生须在试题图上作解答，请另附该试题图。3、请在试卷类型、考试方式后打勾注明。（第4页）—真空包装4、不定形耐火材料因生产工艺不同种类繁多。请各举一例说明不定形耐火材料的种类及其特征。答：1）浇注料：颗粒料+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。如钢包用刚玉-尖晶石浇注料，或，水泥为结合剂，等。流动性好，浇注成型。2）捣打料：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，有加固态结合剂。如镁质干式捣打料，或电炉底捣打料。捣打成型。3）涂抹料：颗粒料+细粉+结合剂+可塑剂+促硬剂等，加水混合，人工涂抹成型，经烘烤，产生一定强度。如中间包涂抹料。泥膏状，人工涂抹成型。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。如高炉湿式喷涂料。机械喷涂。5）投补料或投射料：颗粒料+细粉+结合剂+其它外加剂，加水混合，投射到需要修补的部位，经烘烤或在线温度烘烤，产生一定强度。如转炉大面修补料。投射。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，经烘烤将砖粘接在一起。如铝镁火泥。泥膏状。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，谈谈设想。答：1）问题（只要写出2个）—热震稳定性降低；—抗渣侵蚀，特别是抗渣渗透性降低；—导电性降低。2）解决办法（只要写出1点）—添加导热性、导电性好的金属或合金等；—添加非氧化物如Sialon或Alon或Si3N4或SiC等；—添加低热膨胀系数材料或引入微裂纹或抗渣性强的材料，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。