耐火材料复习题

《耐火材料工艺学》复习提纲

第一章

1.耐火材料的概念：耐火材料是指耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。

2.按化学矿物组成分类：硅质制品、硅酸铝制品、镁质制品、白云石制品、铬质制品、特殊制品。

第二章

1.三种化学矿物组成：

①主成分。耐火制品中构成耐火基体的成分。它的性质和数量直接决定制品的性质。氧化物、元素或非氧化物的化合物。分酸性、中性和碱性三类。

②杂质成分。由原料及加工过程中带入的非主要成分的化学物质（氧化物、化合物等）。这些杂质的存在往往能与主成分在高温下发生反应，生成低熔性或大量的液相，从而降低耐火基体的耐火性能，也称之为溶剂。

③添加成分。为促进其高温变化和降低烧结温度。分为矿化剂、稳定剂和烧结剂等。

两种矿物组成：

①结晶相（主晶相和次晶相）：主晶相是耐火制品结构的主体而且熔点较高的结晶相。其性质、数量、结合状态直接决定着耐火材料的性质。次晶相又称第二固相，也是熔点较高的晶体，提高耐火制品中固相间的直接结合，改善制品的某些性能。

②玻璃相：基质是指填充于主晶相之间的不同成分的结晶矿物（次晶相）和玻璃相，也称为结合相。

硅砖的主晶相：磷石英、方石英

粘土砖的主晶相：莫来石、方石英

2.三种气孔率表示方法及关系：

①总气孔率（真气孔率）Pt，总气孔体积与制品总体积之比；

②开口气孔率（显气孔率）Pa，开口气孔体积与制品总体积之比；

③闭口气孔率Pc，闭口气孔体积与制品总体积之比。

三者的关系为：Pt＝Pa +Pc

气孔率大小影响耐火制品哪些性能？

气孔率是耐火材料的基本技术指标。其大小影响耐火制品的所有性能，如强度、热导率、抗热震性等。

3.高温蠕变性的概念：制品在高温下受应力作用随着时间变化而发生的等温形变。分为高温压缩蠕变、高温拉伸蠕变、高温弯曲蠕变和高温扭转蠕变等。

高温蠕变曲线的三阶段

①oa-起始段：加外力后发生瞬时弹性变形，外力超过试验温度下的弹性极限时会有部分塑性形变；

②ab-第一阶段：紧接上阶段的蠕变为一次蠕变，初期蠕变，应变速率de/dt随时间增加而愈来愈小，曲线平缓，较短暂；

③bc-第二阶段：二次蠕变，黏性蠕变、均速蠕变或稳态蠕变。应变速率和时间无关，几乎不变。蠕变曲线最小速率；

④cd-第三阶段：第三次蠕变，加速蠕变。应变速率de/dt随时间稍微增加而迅速增加，曲线变陡直到断裂，最终断裂在d点。

图1 典型高温蠕变图

4.耐火度的概念：耐火材料在高温下抵抗熔化的能力。

耐火度的测定方法：将材料做成截头三角锥。在规定的加热条件下，与标准高温锥弯倒情况作比较。直至试锥顶部弯倒接触底盘，此时与试锥同时弯倒的标准高温锥可代表的温度即为该试锥的耐火度。

5.高温荷重软化温度：耐火材料在恒定的荷重下，对高温和荷重共同作用的抵抗性能。

测定荷重软化温度的方法：是固定试样承受的压力，不断升高温度，测定试样在发生一定变形量的坍塌时的温度，称为高温荷重变形温度。有示差-升温法和非示差-升温法两种。测定一般是加压0.2MPa，从试样膨胀的最高点压缩至它原始高度的0.6％为软化开始温度，4％为软化变形温度及40％变形温度。

6.重烧线变化率的概念：体积稳定性又称重烧收缩或膨胀。耐火材料在高温长期停留时体积发生的不可逆变化。

7.抗热震性：即热稳定性，又称为耐急冷急热性。指耐火材料抵抗温度的急剧变化而不破裂或剥落的性能。

影响抗热震性的因素：耐火材料的热物理性质（如导热性、热膨胀系数）、组织结构、颗粒组成和形状尺寸。热膨胀系数小、弹性模量小、热导率大的材料抗热震性好。

8.抗渣性：耐火材料在高温下抵抗炉渣侵蚀和冲刷作用的能力。

测定抗渣性方法中的三种静态法：包括熔锥法、坩埚法和浸渍法。

①熔锥法：将耐火材料与炉渣分别磨成细粉，按不同比例混合，制成截头三角锥，其形状、大小与标准测温锥相同，然后按耐火度试验方法进行测试，以耐火度降低程度来表示耐火材料抗渣性的优劣。

②坩埚法：耐火制品上切取边长为80mm，高度为65mm的立方体，或钻取直径50mm、高50mm的圆柱体试样，在其顶面中心钻一直径30~40mm、深度30~40mm 孔，装入炉渣，在规定温度下加热，并保持一定时间。冷却后，从钻孔的直径部位切开，观察炉渣对耐火材料的侵蚀情况。

③浸渍法。将耐火制品切成圆棒状，在规定温度下，浸入熔渣中，浸渍一定时间

后，取出观察侵蚀情况，测定其体积变化，计算侵蚀百分率。

第三章

1.耐火制品的原料需要煅烧的原因

耐火矿物原料含水，以碳酸盐形式存在，受热时释放出水分或排出二氧化碳。原料加热时结晶形态发生变化，晶体长大，伴有较大体积变化。

为避免制品在烧成或使用过程中受热发生体积变化导致砌体损毁，制砖前先需加热煅烧处理。

原料煅烧过程中产生一系列物理化学反应，形成瘠化剂。作为坯料，能改善制品的成分及其组织结构，保证制品的体积稳定及其外形尺寸的准确性，提高制品的性能。

煅烧最终目的达到烧结，有活化烧结、轻烧活化、二步煅烧及死烧。

2.原料加工主要包括哪些工序？包括原料拣选、破碎、粉碎、细磨和筛分。

①原料拣选：选出夹杂在原料中的杂物、生烧料、未燃尽的燃料以及熔瘤块等；根据原料的外观特征进行分级堆放，便于管理和使用。

②破粉碎、细磨和筛分的目的在于将块状原料制备成具有一定颗粒组成的颗粒和细粉，以便使不同组成的粉料配制及混合均匀；增加原料的比表面积，提高其物理化学反应的速度。

破碎，将物料块度从250~350mm破碎到40~50mm；

粉碎，从40~50mm粉碎至4~5mm；

细磨，从4~5mm细磨至小于0.088mm。

3.成型料制备主要包括哪些工序？

成型料制备主要包括配料、混合、困料等工序。

配料、混合、困料的含义

①配料是将各种颗粒组成的物料按规定比例配合，以保证成型后坯体的密实和制品的性能符合要求。配料方法有重量法和容积法两种。

②混合是使泥料中各组分经混练后达到均匀分布。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混练。

③困料就是将混合好的泥料，在一定温度和湿度条件下贮放一定时间充分反应，以改善泥料的成型性能。

4.成型：是借助于外力和模型将坯料加工成规定尺寸和形状的坯体的过程。

按坯料含水量的多少可分为半干法（坯料水分5%左右）、可塑法（15%左右）和注浆法（40%左右）。

详细分析半干压成型的动力性过程，以及各阶段所发生的变化：

图2 压力压缩曲线