水泥回转窑用碱性耐火材料的无铬化
收稿日期:2001-05-04
作者简介:钱忠俊(1975—
),男,武汉科技大学材料与冶金学院,硕士生.水泥回转窑用碱性耐火材料的无铬化
钱忠俊,朱伯铨
(武汉科技大学高温陶瓷耐火材料重点实验室,湖北武汉,430081)
摘要:为了消除铬公害以及替代燃料的使用,研制水泥窑用碱性砖的无铬化势在必行。研究表明,用白云石砖、尖晶石砖、镁锆钙砖代替镁铬砖,符合碱性砖无铬化的发展趋势。关键词:水泥回转窑;无铬碱性砖;白云石砖;镁尖晶石砖;镁锆钙砖
中图分类号:TQ175171 文献标识码:A 文章编号:1001-4985(2002)01-0016-03
1 推行无铬化的原因
众所周知,镁铬砖一直广泛应用于水泥回转窑的烧成带和过渡带。这种砖具有如下优点:①良好的挂窑皮性;②低的热导率;③对水泥熟料具有良好的抗侵蚀性。然而在回转窑内的氧化气氛中,由于碱渗入铬尖晶石中,三价铬离子Cr 3+被氧化成六价铬离子Cr 6+,其反应为[1]:2[Cr (Ⅲ)2O 3]+3O 2+4R 2O →4[R2Cr (Ⅵ)O 4]。由于硫酸盐的侵蚀,这些物质进一步生成了化合物
R 4[(SO 4)x (Cr (Ⅵ)O 4)y ]。这些具有水溶性的、能毒害人畜并能致癌的六价铬盐化合物通过水泥窑
的废气和粉尘排放,特别是用后的废砖在存放过程中受水淋而外渗,污染环境,尤其是污染水源。随着环保意识的提高,一些工业化国家(如德国、美国等)已通过立法来限制镁铬砖的使用。我国对此也有相应的规定。在这样的限制下,对于镁铬残砖的安全处理费用必然是十分的高昂。因此水泥生产厂家不得不放弃使用这种材料。这就意味着耐火材料生产厂家必须开发出镁铬砖的替代品,以适应这种水泥窑炉衬材料无铬化的趋势。
2 水泥窑用碱性砖的发展简况
最初的湿法回转窑的烧成带使用的是Al 2O 3
含量为70%～85%的高铝砖[2]。由于硅酸钙和氧化铝反应生成多种低熔点相,因此这种衬砖的使用寿命并不理想,代之而起的是高纯镁砖。但是镁砖存在以下缺点:①抗热震性差;②线性膨胀大;③杨氏模量高(缺乏柔韧性)。所以镁砖使用效果也不理想。20世纪50年代出现的镁铬砖使得炉衬寿命有了大幅度的提高。由于其优异的性能,理想的使用效果,使得镁铬砖在水泥回转窑耐
火材料中一直处于主导地位。另外,在水泥窑烧结带常使用的材料就是白云石砖。因为白云石砖不易与水泥组分发生反应生成低熔物,因此它是一种极好的抗熔蚀材料。但是这种砖也存在如下缺点:①抗结构剥落性差;②自身的耐热剥落性差;③固有的水化性。这些缺点使得白云石砖没有得到大面积的推广使用。
过渡带的情况也大致如此。但是20世纪60年代出现的大型水泥回转窑打破了镁铬砖在水泥窑碱性耐火材料中的主导地位,氧化镁尖晶石砖代替了镁铬砖在过渡带中的位置。于是烧成带用镁铬砖,过渡带用尖晶石砖的基本格局在20世纪70年代的大型预分解窑内基本奠定。
3 碱性砖的开发研制
面对20世纪70年代出现的两次石油价格冲击,许多水泥生产厂家不得不开始使用煤和其他燃料来代替燃油以节约成本。80年代,含热能的工业下脚料和天然废料在西方水泥窑内得到了广泛的利用。劣质燃料的使用,使得窑内气体中的碱、硫、氯的含量显著增高,并且窑内气氛也波动不稳。窑内碱盐(RCl 和R 2SO 4)在窑内形成了碱循环。在碱循环过程中,这些碱盐渗入砖内,并发生反应生成一些碱性矿物,如石榴石(K 2O ?Al 2O 3?4SiO 2)和钾长石(K 2O ?Al 2O 3?6SiO 2)等。在这些碱性矿物生成过程中伴随有体积膨胀。窑砖被碱盐侵蚀后,其热膨胀系数常常达到原来砖的2倍[3]。这种被侵蚀的砖,不仅其体积膨胀,而且其变质层和原质层的膨胀系数不同,从而产生与工作面平行的裂纹,进而产生剥落现象。所以代用燃料的使用,使得化学损毁和机械应力及热化学应力成损毁为内衬材料的主要损毁因素。
第25卷第1期武汉科技大学学报(自然科学版)
Vol.25,No.1
2002年3月J.of Wuhan Uni.of Sci.&Tech.(Natural Science Edition )Mar.2002
3.1 白云石砖系列
白云石砖往往用在回转窑的高温烧结部位。白云石不易与水泥组分发生生成低熔物的反应;恰恰相反,由于白云石砖内含有大量的游离CaO,而CaO易与熟料中的C2S反应,在砖面上形成以C3S为特征的稳定窑皮层,此窑皮层可起到保护砖的作用。但是如果窑处于间歇性的运转状态(开停频繁),那么,由于白云石固有的水化性,使得其在停窑期间会吸潮水化,使砖体开裂剥落,所以只有在运行周期长的回转窑内才适宜选用白云石砖。
白云石砖系列目前主要有常规白云石砖、增锆白云石砖以及增锆镁白云石砖等,其组成及性能如表1[4]所示。
表1 系列白云石砖的组成和性能
砖品种w CaO/%w MgO/%w SiO
2/%w ZrO
2
/%体积密度/g?cm-3显气孔率/%冷压强度/MPa热导率(1000℃下)/
W?(m?K)-1
常规型59123815017-21771760219增锆型583701621721831645214增锆镁白云石砖484801611821901550310
3.2 尖晶石砖系列
过渡带与烧成带相比,温度较低,化学腐蚀较小,但窑皮形成和脱落较频繁,且温度波动较大,从而引起砖体的结构性损毁。代用燃料煤的使用破坏了燃烧气体的氧化2还原平衡,从而使在此带使用的镁铬砖中铬矿所含有的氧化铁发生如下反应:MgO+MgO?Fe2O3→2(MgO?FeO)+O2/ 2,生成新物相,同时伴随有体积膨胀,损坏砖体的组织结构。这使得镁铬砖在该部位的使用寿命低于在烧结带窑皮稳定区域的使用寿命。而尖晶石砖不含氧化铁,不易引起砖体结构的破裂,在体积稳定性和耐疲劳性方面均优于镁铬砖,所以尖晶石砖自问世以来在过渡带的用量迅速增加。
尖晶石砖中的尖晶石相,既可在烧成过程中通过氧化铝和烧结镁砂的反应获得,也可以以预合成料的形式加入。尖晶石砖由于具有低的含铁量、极佳的耐磨性及极低的碱渗透率,从而使得其在大型回转窑的过渡带耐材中一直占据主导地位。但是尖晶石砖也有其弱点:①较差的挂窑皮性;②较高的热导率;③砖中的尖晶石组分在过热条件下易与水泥熟料中的C3S或C3A反应生成低熔点的C12A7,导致窑皮烧流,造成尖晶石矿物的蚀损。以上不足限制了它在高温带的使用。
针对以上弱点,国内外耐火材料厂家开发了相应的新型产品。如以降低尖晶石的含量来降低Al2O3的含量,以提高它的抗侵蚀性。据文献[4]报道,现已开发出Al2O3含量为1%左右的产品。在尖晶石砖中加入ZrO2来改善它的挂窑皮性。另外有采用复合砖型来降低它的导热率。这种砖型的工作面是尖晶石砖的材质而工作面外侧则采用导热系数小的材料。一些尖晶石砖的组成和性能指标如表2[5]所示。
表2 系列尖晶石砖的组成和性能
砖品种w MgO/%w Al
2O
3
/%w
CaO
/%w ZrO
2
/%显气孔率
/%
体积密度/
g?cm-3
冷压强度/MPa
热导率(1000℃下)/
W?(m?K)-1
A934151-17218845318 B85～8910～13019-16219557216 C821215100181101418310263
3.3 镁锆钙砖系列
现在许多研究者正在探讨在某些情况下用含有CaO?ZrO2的新材料来取代尖晶石砖的可能性。在MgO2CaO2ZrO22SiO2四元系相图(如图1所示)中,以MgO为第一相的相组合如表3[6]所示。
由表3可看出,以CaO?ZrO2为第二相并含有CaO和3CaO?SiO2或2CaO?SiO2和3CaO?SiO2的相组合5和6在1710℃以下不形成液相。其中CaO?ZrO2的性质早已引起广大
表3 MgO2Z rO22C aO2SiO2系中以MgO为第一相的相组合
相组合矿物组成固化温度/℃1MgO ZrO22MgO?SiO2CaO?MgO?SiO21485 2MgO ZrO2CaO?MgO?SiO23CaO?MgO?2SiO21470 3MgO ZrO2CaO?ZrO23CaO?MgO?2SiO21475 4MgO CaO?ZrO23CaO?MgO?2SiO22CaO?SiO21555 5MgO CaO?ZrO22CaO?SiO23CaO?SiO21710 6MgO CaO?ZrO23CaO?SiO2CaO174071
2002年第1期 钱忠俊,等:水泥回转窑用碱性耐火材料的无铬化
图1 MgO 2Z rO 22C aO 2SiO 2四元相图
研究人员的广泛关注。这种化合物具有高熔点
(2350℃)、低的烧成收缩率以及在还原气氛下也
能稳定存在等优点[7]。英国耐火材料工作者开
发了一种直接结合碱性耐火材料,其矿物组成为:方镁石65%～82%,CaO ?ZrO 23%～19%和一定量的硅酸盐相。在这种直接结合的耐火材料中方镁石和锆酸钙形成了直接结合,因而其热震稳定性优良。有关文献报道过MgO 2ZrO 22CaO 砖在水泥窑的使用情况:与超高温烧成的镁铬砖相比,这种砖具有很好的抗侵蚀性和很强的挂窑皮性。另外,文献中还指出,这种砖的主要缺点是耐剥落性相对较差,目前正在进一步的研究与改进当中。表4是这种砖目前相关报道的组成和性能数据[8,9]。
表4 MgO 2Z rO 22C aO 砖的组成及性能
砖品种w MgO /%w CaO /%
w ZrO 2
/%显气孔率/%体积密度/g ?cm -3
冷耐压强度/MPa 高温抗折强度(1400℃下)/MPa
A 8218
51811131518310946316B 766151514311967613C
82
6
915
1710
3109
56015
4 结语
各种各样无铬砖的涌现在一定程度上避免了
镁铬砖带来的铬公害,并在一定程度上适应了含能废料和高硫燃料使用时对碱性砖的严重的碱盐蚀损。但是这些替代品都存在着这样或那样的缺陷,大多数砖要求高纯原料,且价格太高;高的导热性使得窑体表面温度过高,从而引起窑壳的变形,随之产生的机械应力使炉衬砖受到破坏,等等。因而这些替代品实际上还处在继续开发和改进之中。随着时间的推移,相信会有更多的新品种涌现出来。
参考文献
[1] 佚名1水泥窑用耐火材料的碱盐损伤评价方法[J ].
崔学正译1国外耐火材料,1998,(6):141
[2] 佚名1碱性耐火材料的发展和水泥工业窑炉进步
的关系1梁训裕译1国外耐火材料,1995,(4):21
[3] 佚名1水泥工业用耐火材料[J ]1国外耐火材料1
夏天祥译11986,(1):111
[4] 陆纯煊,曾大凡1水泥工业用无铬碱性砖的发展情
况[J ]1水泥,1998,(5):131
[5] 刘锡俊1水泥窑用方镁石2晶石砖的应用进展[J ]1
耐火材料,2000,(2):1131
[6] 王诚训,等1ZrO 2复合耐火材料[M ]1北京:冶金工
业出版社,19971291
[7] 佚名1Materials Handbook for Refractories ,Tradi 2
tional Advanced Ceramics [M ]1Ceramic Industry ,1999,140(1):1521
[8] 佚名1水泥回转窑用MgO 2ZrO 22CaO 砖的改进[J ]1
李鑫译1国外耐火材料,1996,(8):261
[9] Fumihito Ozeko ,et al 1Chrome 2free Basic Brick Lining
for Cement Rotary K iln [J ]1Taikabutsu ,1999,(2):511
T rend of Chrome 2free B asic Bricks for Cement Rotary Kiln
Q IA N Zhong 2j un ,ZHU Bo 2quan
(High Temperature Ceramics and Refractory Materials Lab ,Wuhan University of Science and Technology ,Wuhan 430081,China )
Abstract :Magnesia 2chrome bricks must be replaced by chrome 2free basic bricks because of chrome 2pollution and for utilization of substituting fuel in cement kiln.These chrome 2free bricks include dolomite bricks ,magnesia 2spinel bricks and magnesia 2calcium zirconate bricks.
K eyw ords :cement rotary kiln ;chrome 2free bricks ;dolomite brick ;magnesia 2spinel brick ;magnesia 2calcium zirconate brick
[责任编辑 徐前进]
8
1 武汉科技大学学报(自然科学版) 2002年第1期
铬的作用
铬——健康的双刃剑 铬广泛存在于人体组织中，但含量甚微，是人体不可以或缺的元素，骨骼、皮肤、脂肪、肾上腺、大脑和肌肉中含量相对比较的高。 一、铬对人体的重要作用 铬是体内的微量元素之一，其在体内的含量随着年龄的增大而逐渐减少。铬的需要量随少，但能帮助胰岛素促进葡萄糖进入细胞内的效率，是重要的血糖调节剂。在血糖调节方面，特别是对糖尿病患者而言有着重要的作用。它有助于生长发育，并对血液中的胆固醇浓度也有控制作用，缺乏时可能会导致心脏疾病。铬能抑制脂肪酸和胆固醇的合成，影响脂类和糖类的代谢，能够促进胰岛素的分泌，降低血糖，改善糖耐量。 二、缺铬对人的危害 老年人缺乏铬容易患上糖，尿病和动脉硬化的疾病；妇女妊娠期缺乏铬可以引起妊娠期糖尿病；正常人缺乏铬可以出现皮肤干燥无华、皱纹增加，头发失去光泽和弹性等。当食物中含铬不足、食糖过多或妊娠时，可能出现铬缺乏。铬缺乏的主要症状是糖耐量下降，出现尿糖。缺铬是引起糖尿病(糖尿病产品，糖尿病资讯)的病源性因素。动脉粥样硬化与糖尿病有着共同的病理生理基础，即糖、脂肪代谢异常，且两种病常常伴生，由此认为，缺铬也是动脉粥样硬化的病源性因素。 体内的无机铬与有机铬结合后其活性明显提高。铬对某些酶系统有促进作用，抑制体内脂肪酸和胆固醇的合成，因而缺铬时血液中胆
固醇含量增高，沉淀在血管壁上形成动脉粥样硬化，进而导致高血压和冠心病。 人体胰脏既是消化腺又是内分泌腺。它所分泌的胰岛素具有重要的生理功用，对糖原的合成、葡萄糖的利用、蛋白质和脂肪的正常代谢等都是必不可少的。胰岛素具有降血糖、降血脂的作用。铬是胰岛素的一个必要的辅助因子，只有铬的协助胰岛素才能正常发挥上述作用。由此可见，当铬缺乏时胰岛素的活性必然下降，致使糖代谢紊乱，表现出血糖升高，继而可发展成糖尿病。 综上所述，铬缺乏症尚无独立的临床表现，而是出现血脂、胆固醇和血糖升高，使人易患心脑血管病和糖尿病，严重危害人类健康。 三、过量铬的危害 铬的污染来自于铬矿冶炼、耐火材料、电镀、制革、颜料和化工等工业生产以及燃料燃烧排出的含铬废气、废水及废渣等。铬中毒主要来源于六价铬。六价铬通过水、空气和食物进入人体，室内尘埃与土壤中也发现六价铬，它们也会被摄入体内。研究发现，六价铬的化合物不能自然降解，会在生物和人体内长期积聚富集，是一种重污染环境物质。 许多研究已经证实，六价铬的化合物有毒，具有致癌并诱发基因突变的作用。美国环境保护局（EPA）将六价铬确定为17种高度危险的毒性物质之一。六价铬化合物口服致死量约1.5g左右，水中六价铬含量超过0.1mg/L就会中毒。铬对人体的毒害作用类似于砷，其毒性随价态、含量、温度和被作用者不同而变化。在生理pH条件下，
耐火材料重点
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（1580～1770℃）;高级耐火材料（1770～2000℃）;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
北京科技大学+耐火材料期末复习
基质：基质是耐火材料中大晶体或骨料间隙中存在的物质。 主晶相：主晶相是指构成耐火制品结构的主体且熔点较高的晶相 耐火度：耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性能。 显微结构：在光学和电子显微镜下分辨出的试样中所含有相的种类及各相的数量、形状、大小、分布取向和它们相互之间的关系，称为显微结构。 陶瓷结合：又称为硅酸盐结合，其结构特征是耐火制品主晶相之间由低熔点的硅酸盐非晶质和晶质联结在一起而形成结合。 直接结合：指耐火制品中，高熔点的主晶相之间或主晶相与次晶相间直接接触产生结晶网络的一种结合，而不是靠低熔点的硅镁酸盐相产生结合。 混练：使两种以上不均匀的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炼。 液相烧结：凡有液相参加的烧结过程；液相起到促进烧结和降低烧结温度的作用。 低水泥浇注料：由水泥带入的CaO含量一般在1.0-2.5%之间的反絮凝浇注料。 热硬性结合剂：热硬性结合剂是指在常温下硬化很慢和强度很低，而在高于常温但低于烧结温度下可较快的硬化的结合剂 水硬性结合剂：水硬性结合剂是必须同水进行反应并在潮湿介质中养护才可逐渐凝结硬化的结合剂 气硬性结合剂：气硬性结合剂是在大气中和常温下即可逐渐凝结硬化而具有相当高强度的结合剂 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称为减水剂弹性后效：坯体压制时，外部压力被内部弹性力所均衡，当外力取消时，内部弹性力被释放出来，引起坯体膨胀的作用称为弹性后效 荷重软化点：以压缩0.6%时的变形温度作为被测材料的荷重软化温度，即荷重软化点 镁碳砖：镁碳砖是以烧结镁砂或电熔镁砂为主要原料，并加入适量的石墨和含碳质有机结合剂而制成的镁质制品。 电熔镁砂：由天然菱镁矿、水镁石、轻烧镁砂或烧结镁砂在电弧炉中高温熔融而成的镁质原料 矿化剂：加入耐火材料中，在烧成过程中能促进其他物质转变或结晶的少量物质。 防氧化剂：含碳耐火材料采用金属添加剂的作用在于抑制碳的氧化，被称为防氧化剂 可塑性: 物料受外力作用后发生变形而不破裂，在所施加使其变形的外力撤除后，变形的形态仍保留而不恢复原状，这种性质称为可塑性。 熔铸莫来石制品:由高铝矾土或工业氧化铝、粘土或硅石进行配料,在电弧炉内熔融，再浇铸成型及退火制成的耐火制品称为熔铸莫来石制品。 再结晶碳化硅制品:再结晶碳化硅制品是一种无结合物的碳化硅制品，它是在不加入结合剂的条件下，靠碳化硅晶粒的再结晶作用制成的。 水玻璃的模数:氧化硅与氧化钠的分子比称为水玻璃的模数。 捣打料:以粉粒状耐火物料与结合剂组成的松散状耐火材料称为捣打料。 耐火泥:耐火泥也叫铝酸盐水泥，是以铝矾土和石灰石为原料，经煅烧制得的以铝酸钙为主要成分、氧化铝含量约为50%的熟料,再磨制成的水硬性胶凝材料。
耐火材料概论知识点总结
硅砖的应用：是焦炉、玻璃熔窑、高炉热风炉、硅砖倒焰窑和隧道窑、有色冶炼和酸性炼钢炉及其它一些热工设备的良好筑炉材料。 粘土质耐火材料的原料 软质粘土 生产过程中通常以细粉的形式加入，起到结合剂和烧结剂的作用。苏州土和广西泥是我国优质软质粘土的代表。 硬质粘土 通常以颗粒和细粉的形式加入，前者起到配料骨架的作用，后者参与基体中高温反应，形成莫来石等高温形矿物。 结合剂 水和纸浆废液 粘土质耐火材料制品原料来源丰富，制造工艺简单，产量很大，广泛用于各种工业窑炉和工业锅炉上。如隧道窑，加热炉和热处理炉等的全部或大部分炉体，排烟系统内衬用耐火材料，其中钢铁冶金系统是粘土质耐火材料制品的大用户，用于盛钢桶，热风炉、高炉、焦炉等使用温度在1350℃以下的高温部位。 铝矾土的加热变化 a. 分解阶段（400~1200℃） b 二次莫来石化阶段（1200~1400℃或1500℃） 二次莫来石化时发生约10%的体积膨胀 c. 重结晶烧结阶段（1400~1500℃）。 ? 高铝质耐材的应用 ? 由于高铝质耐火材料制品的优良性能，因而被广泛应用于高温窑炉一些受炉气、炉 渣侵蚀，温度高承受载荷的部位。例如高铝风口、热风炉炉顶、电炉炉顶等部位。 ? 硅线石族制品具有较高的荷重软化温度、热震稳定性好、耐磨性和抗侵蚀性优良， 因此适用于钢铁、化工、玻璃、陶瓷等行业，如用作烟道、燃烧室、炉门、炉柱、炉墙及滑板等。在高炉上，为确保内衬结构的稳定性、密封性，避免碱性物的侵入和析出，或风口漏风，在出铁口、风口部位，选择内衬大块型组合砖结构的硅线石族耐火材料，延长了使用寿命。 ? 莫来石制品的抗高温蠕变、抗热震性能力远远优于包括特等高铝砖在内的其它普通 高铝砖 ，广泛应用于冶金工业的热风炉、加热炉、钢包，建材工业的玻璃窑焰顶、玻璃液流槽盖、蓄热室，机械工业的加热炉，石化工业的炭黑反应炉，耐火材料和陶瓷工业的高温烧成窑及其推板、承烧板等窑具。 刚玉耐材的原料 氧化铝 所有熔点在2000℃以上的氧化物中，氧化铝是一种最普通、最容易获 得且较为便宜的氧化物。氧化铝在自然界中的储量丰富。天然结晶的 Al 2O 3被称为刚玉，如红宝石、蓝宝石即为含Cr 2O 3或TiO 2杂质的刚玉。大 232232400~600()H O Al O H O Al O αα-?????→-℃刚玉假象＋23222322400~600222H O Al O SiO H O Al O SiO ?????? →?℃＋23223229503(2)324SiO Al O SiO Al O SiO ????→?℃＋232232 12003232Al O SiO Al O SiO ≥+????→?℃
耐火材料标准
耐火材料标准精选（最新） G2273《GB/T 2273-2007 烧结镁砂》 G2608《GB/T 2608-2012 硅砖》 G2992.1《GB/T 2992.1-2011 耐火砖形状尺寸 第1部分：通用砖》 G2992.2《GB/T 2992.2-2014 耐火砖形状尺寸 第2部分：耐火砖砖形及砌体术语》 G2994《GB/T 2994-2008 高铝质耐火泥浆》 G2997〈GB/T2997-2000 致密定形耐火制品体积密度，显气孔率〉 G2998〈GB/T2998-2001 定形隔热耐火制品体积密度和真气孔率试验方法〉 G2999《GB/T2999-2002 耐火材料颗粒体积密度试验方法》 G3000〈GB/T3000-1999 致密定形耐火制品透气度试验方法〉 G3001《GB/T 3001-2007 耐火材料 常温抗折强度试验方法》 G3002《GB/T3002-2004 耐火材料 高温抗折强度试验方法》 G3003《GB/T 3003-2006 耐火材料 陶瓷纤维及制品》 G3007《GB/T 3007-2006 耐火材料 含水量试验方法》 G3994《GB/T 3994-2013 粘土质隔热耐火砖》 G3995《GB/T 3995-2014 高铝质隔热耐火砖》 G3997.1《GB/T3997.-1998 定形隔热耐火制品重烧线变化试验方法》 G3997.2《GB/T3997.2-1998 定形隔热耐火制品常温耐压强度试验方法》 G4513《GB/T4513-2000 不定形耐火材料分类》 G4984《GB/T 4984-2007 含锆耐火材料化学分析方法》 G5069《GB/T 5069-2007 镁铝系耐火材料化学分析方法》 G5070《GB/T 5070-2007 含铬耐火材料化学分析方法》 G5071《GB/T 5071-2013 耐火材料 真密度试验方法》 G5072《GB/T 5072-2008 耐火材料 常温耐压强度试验方法》 G5073《GB/T5073-2005 耐火材料 压蠕变试验方法》 G5988《GB/T 5988-2007 耐火材料 加热永久线变化试验方法》 G5989《GB/T 5989-2008 耐火材料 荷重软化温度试验方法 示差升温法》 G5990《GB/T 5990-2006 耐火材料 导热系数试验方法（热线法）》 G6646《GB/T 6646-2008 温石棉试验方法》 G6900《GB/T 6900-2006 铝硅系耐火材料化学分析方法》 G6901《GB/T 6901-2008 硅质耐火材料化学分析方法》 G6901.10《GB/T6901.10-2004 硅质耐火材料化学分析方法：火焰原子吸收光谱法测定氧化锰量》 G6901.11《GB/T6901.11-2004 硅质耐火材料化学分析方法：钼蓝光度法测定五氧化二磷量》 G7320《GB/T 7320-2008 耐火材料 热膨胀试验方法》 G7321《GB/T7321-2004定形耐火制品试样制备方法》 G7322《GB/T 7322-2007 耐火材料 耐火度试验方法》 G8071《GB/T 8071-2008 温石棉》 G8931《GB/T 8931-2007 耐火材料 抗渣性试验方法》 G10325《GB/T 10325-2012 定形耐火制品验收抽样检验规则》 G10326《GB/T10326-2001 定形耐火制品尺寸、外观及断面的检查方法》
耐火材料的六大使用性能
耐火材料的六大使用性能 耐火材料的使用性能是指耐火材料在高温下使用时所具有的性能。包括耐火度、荷重软化温度、重烧线变化、抗热震性、抗酸性、抗碱性、抗氧化性、抗水化性和抗CO侵蚀性等。 （一般）耐火度 耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性质，用于表征耐火材料抵抗高温作用的性能。 耐火度与熔点不同，熔点是结晶体的液相与固相处于平衡时的温度。绝大多数耐火材料都是多相非均质材料，无一定熔点，其开始出现液相到完全熔化是一个渐变过程。在相当宽的高温范围内，固液相并存，固如欲表征某种材料在高温下的软化和熔融的特征，只能以耐火度来度量。因此，耐火度是多相体达到某一特定软化程度的温度。 耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性质，用于表征耐火材料抵抗高温作用的性能。耐火度是判定材料能否作为耐火材料使用的依据。 国际标准化组织规定耐火度达到1500℃以上的无机非金属材料即为耐火材料。耐火度的意义与熔点不同，不能把耐火度作为耐火材料的使用温度。 （二）荷重软化温度
荷重软化温度是耐火材料在一定的重负荷和热负荷共同作用下达到某一特定压缩变形时的温度，是耐火材料的高温力学性质的一项重要指标，它表征耐火材料抵抗重负荷和高温热负荷共同作用下保持稳定的能力。 荷重软化温度是耐火材料在一定的重负荷和热负荷共同作用下达到某一特定压缩变形时的温度，是耐火材料的高温力学性质的一项重要指标，它表征耐火材料抵抗重负荷和高温热负荷共同作用下保持稳定的能力。耐火材料高温荷重变形温度是其重要的质量指标，因为它在一定程度上表明制品在与其使用情况相仿条件下的结构强度。决定荷重软化温度的主要因素是制品的化学矿物组成，同时也与制品的生产工艺直接相关 （三）重烧线变化（高温体积稳定性） 首先应当了解耐火材料的高温体积稳定性是指其在高温下长期使用时，制品外形体积或线度保持稳定而不发生永久变形的性能。对烧结制品，一般以制品在无重负荷作用下的重烧体积变化率或重烧线变化率来衡量。重烧体积变化也称残余体积变形，重烧线变化也称残余线变形。 耐火制品的重烧变形量对判别制品的高温体积稳定性，保证砌体的稳定性，减少砌体的缝隙，提高其密封性和耐侵蚀性，避免砌体整体结构的破坏，都具有重要意义。 耐火材料的高温体积稳定性是指其在高温下长期使用时，制品外形体积或线度保持稳定而不发生永久变形的性能。对烧结制品，一般以制品在无重负荷作用下的重烧体积变化率或重烧线变化率来衡量。重烧体积变化也称残余体积变形，重烧线变化也称残余线变形。耐火制品的重烧变形量对判别制品的高温体积稳定性，保证砌体的稳定性，减少砌体的缝隙，提高其密封性和耐侵蚀性，避免砌体整体结构的破坏，都具有重要意义。
耐火材料复习
1、.耐火材料的化学成分、矿物组成及微观结构决定了耐火材料的性质； 2、耐火材料是耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。 耐火材料在无荷重时抵抗高温作用的稳定性，即在高温无荷重条件下不熔融软化的性能称为耐火度，它表示耐火材料的基本性能。 3、耐火材料的分类方法很多，其中主要有化学属性分类法、化学矿物组成分类法、生产工艺分类法、材料形态分类法等多种方法。 酸性耐火材料：硅质，半硅质，粘土质 中性耐火材料:碳质,高铝质、刚玉质、锆刚玉质、铬质耐火材料 两性氧化物: Al2O3、Cr2O3 碱性耐火材料一般是指以MgO、CaO或以MgO·CaO为主要成分的耐火材料，镁质、石灰质、白云石质为强碱性耐火材料；镁铬质、镁硅质及尖晶石质为弱碱性耐火材料。 （1）硅质耐火材料含SiO2在90%以上的材料通常称为硅质耐火材料，主要包括硅砖及熔融石英制品。硅砖以硅石为主要原料生产，其SiO2含量一般不低于93%，主要矿物组成为磷石英和方石英，主要用于焦炉和玻璃窑炉等热工设备的构筑。熔融石英制品以熔融石英为主要原料生产，其主要矿物组成为石英玻璃，由于石英玻璃的膨胀系数很小，因此熔融石英制品具有优良的抗热冲击能力。 (2)镁质耐火材料是指以镁砂为主要原料，以方镁石为主晶相，MgO含量大于80%的碱性耐火材料。通常依其化学组成不同分为： 镁质制品：MgO含量≥87%，主要矿物为方镁石； 镁铝质制品：含MgO >75%，Al2O3含量一般为7-8%，主要矿物成分为方镁石和镁铝尖晶石（MgAl2O4）；镁铬质制品：含MgO>60% ，Cr2O3含量一般在20%以下，主要矿物成分为方镁石和铬尖晶石; 镁橄榄石质及镁硅质制品：此种镁质材料中除含有主成分MgO外，第二化学成分为SiO2。镁橄榄石砖比镁硅砖含有更多的SiO2，前者的主要矿物成分为镁橄榄石，其次为方镁石；后者的主要矿物为方镁石，其次镁橄榄石； 镁钙质制品：此种镁质材料中含有一定量的CaO,主要矿物成分除方镁石外还含有一定量的硅酸二钙（2 CaO?SiO2）。 3）白云石质耐火材料 以天然白云石为主要原料生产的碱性耐火材料称为白云石质耐火材料。主要化学成分为：30-42%的MgO 和40-60%的CaO，二者之和一般应大于90%。其主要矿物成分为方镁石和方钙石（氧化钙）。 4）碳复合耐火材料 碳复合耐火材料是指以不同形态的碳素材料与相应的耐火氧化物复合生产的耐火材料。一般而言，碳复合材料主要包括镁碳制品、镁铝碳制品、锆碳制品、铝碳制品等。 5）含锆耐火材料 含锆耐火材料是指以氧化锆（ZrO2）、锆英石等含锆材料为原料生产的耐火材料。含锆耐火材料制品通常包括锆英石制品、锆莫来石制品、锆刚玉制品等。 （6）特种耐火材料 碳质制品：包括碳砖和石墨制品； 纯氧化物制品：包括氧化铝制品、氧化锆制品、氧化钙制品等； 非氧化物制品：包括碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化硼、硼化锆、硼化钛、塞伦(Sialon）、阿伦(Alon)制品等； 1.3耐火材料的组成、结构与性质 耐火材料是构筑热工设备的高温结构材料，在使用过程中除承受高温作用外，还不同程度地受到机械应力、热应力作用，高温气体、熔体以及固体介质的侵蚀、冲刷、磨损。 耐火材料的性质主要包括化学-矿物组成、组织结构、力学性质、热学性质及高温使用性质等。
2020智慧树,知到《耐火材料》章节测试【完整答案】
2020智慧树，知到《耐火材料》章节测试 【完整答案】 智慧树知到《耐火材料》（山东联盟）章节测试答案 第一章 1、耐火度是耐火材料的使用温度。 A:对 B:错 答案:错 2、测试耐火度时没有额外的附加外力作用，只有材料本身的重力。 A:对 B:错 答案:对 3、酸性耐火材料是指以4价阳离子构成的氧化物为主成分的耐火材料。 A:对 B:错 答案:对 4、氧化钾为主成分的材料为碱性耐火材料。 A:对 B:错
答案:错 5、熟料的烧结温度一般为原料熔点的0.7-0.9倍。 A:对 B:错 答案:对 6、颗粒级配的原理是不等大球体的致密堆积。 A:对 B:错 答案:对 7、耐火材料中颗粒的临界粒径不是固定不变的。 A:对 B:错 答案:对 8、混练设备不同得到的泥料的性能也会不同。 A:对 B:错 答案:对 9、微波干燥和电阻干燥可以用于大型产品的干燥过程。 A:对 B:错 答案:对 10、耐火材料的烧成制度是由其所含材料间的相互反应来制定
的。 A:对 B:错 答案:对 第二章 1、耐火材料的化学组成按各成分含量和作用分为： A:主成分 B:杂质 C:外加成分 答案:主成分,杂质,外加成分 2、杂质成分对主成分起到强的助熔作用，表现形式有： A: 系统中开始形成液相的温度比较低 B: 形成的液相量较多 C:随着温度升高液相量增长速度很快 D: 形成的液相粘度很低，润湿性很好 答案: 系统中开始形成液相的温度比较低 , 形成的液相量较多
,随着温度升高液相量增长速度很快, 形成的液相粘度很低，润湿性很好 3、基质指耐火材料中大晶体或骨料间隙中存在的填充物或胶结物。 A:对 B:错 答案:对 4、耐火材料按其主晶相和基质的成分可以分为： A: 含有晶相和玻璃相的多成分耐火制品 B:仅含晶相的多成分的结晶体 C: 仅含玻璃相的多成分的非结晶体 答案: 含有晶相和玻璃相的多成分耐火制品 ,仅含晶相的多成分的结晶体 5、耐火材料中的气孔分为: A: 开口气孔 B: 闭口气孔 C:
耐火材料的基本知识
第一节耐火材料的基本知识 1、耐火材料的定义？ 耐火材料就是指耐火度不低于 1500℃的无机非金属材料。 2、耐火材料必须具备的基本性能？ （1）耐火度（2）高温体积稳定性（3）耐急冷急热性 3、耐火材料在电炉炼钢厂的应用？ （1）电炉炉衬、炉盖、炉底、炉坡、渣线修补料。 （2）精炼钢包包衬、包盖、滑动水口、透气砖系统。 （3）连铸中间包包衬、包盖、长水口、整体塞棒、浸入式水口。（4）模铸用漏斗砖，中注管，中心砖，汤道砖，尾砖，模底砖。 4、按耐火度不同，耐火材料可分几类？ （1）普通耐火材料，耐火度1580～1770℃； （2）高级耐火材料，耐火度1770～2000℃； （3）特级耐火材料，耐火度＞ 2000℃； 5、按化学矿物组成的性质不同，耐火度可分为几类？
（1）酸性耐火材料，如硅砖；（2）碱性耐火材料，如镁砖、白云石砖、镁碳砖；（3）中性耐火材料，如高铝砖、碳砖。 6、按外形尺寸的多少，耐火材料可分为几类？ （1）标准型耐火砖，外形尺寸≤4个；（2）普通型耐火砖，外形尺寸≤6个；（3）异型耐火砖，外形尺寸＜10个，带孔、槽、角；（4）特异型耐火砖，外形尺寸＞10，带多个孔、槽、角。 7、按外形耐火材料可分类为几类？ （1）耐火砖——具有一定的形状。（2）不定形耐火材料——散状实，需按所要形状进行施工用耐火材料。（3）耐火泥——砌砖填缝用耐火材料。 8、学习耐火基本知识的目的？ （1）掌握基本技能，科学合理使用耐火材料。 （2）掌握使用特性，防止穿炉、穿包、漏钢、跑钢事故发生。 （3）掌握使用规律，不断提高炉衬，包衬使用寿命，降低炼钢生产成本，减轻劳动强度，提高经济效益。 第二节耐火材料的基本性能 9、什么叫气孔率？
含铬散装料耐火材料生产过程中六价铬的检测及公害评价
含铬散装料耐火材料生产过程中六价铬的检测及公害评价 摘要 本课题主要内容是含铬散装料耐火材料生产过程中总铬、三价铬和六价铬含量的检测以及六价铬的公害评价，其难点在于：样品中三价铬和六价铬的分离，分离效果的好坏将直接影响到总铬、三价铬和六价铬含量的测定。根据三价铬和六价铬在水中溶解性不同，三价铬不溶于水，六价铬溶于水，我们采用水溶解法先将六价铬分离出来，然后再用硫磷混合酸溶解已经分离出六价铬的试样，这样就可以将试样中三价铬和六价铬分离开。 对于铬的测定，常用的方法有：原子吸收法、分光光度法和滴定法等。鉴于样品中总铬和三价铬含量较高，测定方法采用硫酸亚铁铵滴定法；六价铬含量较低，测定方法采用二苯碳酰二肼分光光度法。最后，根据环境标准，做出六价铬的公害评价。 关键词：含铬散装料耐火材料，水溶解，混合酸溶解，分光光度法，公害评价
Chromium bulk refractory materials of hexavalent chromium in the process of production testing and hazard assessment ABSTRACT The main content of this topic is chromium bulk refractory materials of total chromium, trivalent chromium and hexavalent chromium in the process of production testing and the evaluation of the hazards, the difficulty is separation of the trivalent chromium and hexavalent chromium in the samples, separation effect will directly affect the total chromium, trivalent chromium and hexavalent chromium content determination. According to the trivalent chromium and hexavalent chromium in water solubility, trivalent chromium does not dissolve in water, hexavalent chromium dissolves in water, we use the water dissolved method to separate hexavalent chromium, and then mixed with sulfur, phosphorus acid to dissolve the sample hexavalent chromium has been isolated, the sample so that you can in trivalent chromium and hexavalent chromium separation. For the determination of chromium, common methods: atomic absorption method, spectrophotometric method and titration method, etc. Due to the total chromium and trivalent chromium content is higher in sample, measuring method using ammonium ferrous sulfate titration method; hexavalent chromium content is low, measuring method using diphenyl carbonyl 2 hydrazine spectrophotometric method. Finally, according to the environmental standard, make the hexavalent chromium pollution evaluation. KEY WORDS: chromium bulk refractory material，water dissolved method，mixed acid dissolved method，spectrophotometric method，hazard assessment
耐火材料结合剂的性质
结合剂 把由耐火粗颗粒料和粉料组成的散状耐火材料胶结在一起的物质，又称“胶结剂”。用作耐火材料的结合剂，不但要求具有较好的冷态和热态结合强度，而且要求具有较好的施工(成型)性能和使用性能。 分类耐火材料，尤其是不定形耐火材料所用的结合剂，随被结合材料的性能及用途不同而不同，品种繁多，一般按结合剂的化学性质和结合剂的硬化条件分类。 按结合剂的化学性质分有无机结合剂和有机结合剂。 (1)无机结合剂。按其化合物性质可分为6类。第1类为硅酸盐类。包括硅酸钙水泥、水玻璃(包括硅酸钠、硅酸钾水玻璃)和结合粘土。第2类为铝酸盐类。包括普通铝酸钙水泥(也称矾土水泥或高铝水泥)、纯铝酸钙水泥、铝酸钡水泥、含尖晶石铝酸钙水泥等。第3类为磷酸盐类。包括磷酸、磷酸二氢铝、磷酸镁、磷酸铵、铝铬磷酸盐、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等。第4类为硫酸盐类。包括硫酸镁、硫酸铝、硫酸铁等。第5类为氯化物类。包括氯化镁(卤水)、氯化铁、聚合氯化铝(又称碱式氯化铝)等。第6类为溶胶类。包括硅溶胶、铝溶胶、硅铝溶胶等。 (2)有机结合剂。按制取方法分为两类。第l类为天然有机物，即从天然有机物中分离出的，包括淀粉、糊精、阿拉伯树胶、海藻酸钠、纸浆废液、焦油和沥青等。第2类为合成有机物，即通过化学反应或缩聚反应而合成的，包括甲阶酚醛树脂、线性酚醛树脂(又称酚醛清漆)、环氧树脂、t聚胺脂树脂、脲醛树脂、聚醋酸己烯脂、聚苯己烯、硅酸己酯、聚己烯醇类树脂、呋喃树脂等等。 按结合剂硬化条件分有水硬性、气硬性和热硬性结合剂。
(1)水硬性结合剂。加入散状耐火材料集料中、加水混合均匀并成型后，在潮湿条件下养护才能发生正常的凝结与硬化的结合剂，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥。 (2)气硬性结合剂。与散状耐火材料集料混合成型后，在自然干燥条件(常温)下养护即可发生凝结与硬化的结合剂，这类结合剂使用时一般要加硬化剂，如水玻璃加氟硅酸钠，磷酸或磷酸二氢铝加铝酸钙水泥或氧化镁，氧化硅微粉加铝酸钙水泥或氧化镁等。 (3)热硬性结合剂。与散状耐火材料集料混合成型后，在加热烘烤时才能发生硬化的结合剂，如磷酸、磷酸二氢铝、甲阶酚醛树脂等。 结合机理耐火材料用的结合剂，随结合剂的化学性质不同，其结合机理也不同。 (1)水化结合。借助于常温下结合剂与水发生水化反应生成水化产物而产生结合作用。如铝酸钙水泥加水后，发生水解和水化反应生成六方片状或针状 CaO?A12O3?10H2O(CAHl0)、2Ca0?AL2O3?8H2O(C2AH8)和立方粒状 3Ca0?AL2O3?6H2O(C3AH6)晶体和氧化铝凝胶体(AL2O3gel)，形成凝聚一结晶网而产生结合，反应如下： 又如p—AL2O3加水混合时，会发生水化反应而生成单斜板状、纤维状或粒状三羟铝石(Bayerite)和斜方板状勃姆石(Boehmite)而产生结合作用。反应如下：水化结合的结合剂在常温下进行水化反应需要有一定的时间，因此有一定的凝结与硬化时间。 (2)化学结合。借助于结合剂与硬化剂(又称促凝剂)，或结合剂与耐火材料集料之间在常温下发生化学反应，或加热时发生化学反应生成具有结合作用的化合物而产生结合。如硅酸钠(水玻璃)结合剂加氟硅酸钠硬化剂时，发生如下反应：
耐火材料抗热震稳定性的思考
耐火材料抗热震稳定性的思考 发表时间：2019-03-21T15:53:01.600Z 来源：《防护工程》2018年第34期作者：樊家剑 [导读] 也需要使用单位自身对耐火材料的本质和现实的工艺条件有足够的认识，只有两者相结合，耐火材料的保护才能够做到有的放矢。云锡股份冶炼分公司云南个旧 661000 摘要:抗热震稳定性是厂家在制作耐火材料过程中一个重要的控制指标，该指标不但跟制作材料过程中使用的原料和制作工艺有关，也是使用单位在作业过程中有效保护耐火材料的重要参考参数之一，本文主要通过材料力学和热力学等相关知识理论上研究耐火材料抗热震稳定对生产实际的影响。 关键词:耐火材料; 热震; 炉渣; 应力 前言 耐火材料在冶金炉窑中的作用是抵抗冶金过程中高温腐蚀（软化）、化学腐蚀（元素化学反应）和熔池冲刷（损耗），确保熔池与钢结构体不发生直接接触。耐火材料在使用过程中受外界各种因素的影响，发生冷热交替造成热的变化即称为热震，冶金过程中热震对耐火材料的使用效率影响很大，因此在耐火材料的制作和使用过程中将抗热震稳定性作为一个重要的参考指标。 1 研究材料抗热震稳定性的意义 耐火材料因为要直接与高温熔体接触，同时要面对更多的外部条件的影响带来的温度波动，有时候更为复杂，其抗热震稳定性是一个重要的控制指标，因此如何在恶劣的温度变化条件下能够让耐火材料有更长的使用时间，对使用单位成本控制有着重要的意义。 2 材料抗热震稳定性的机理 2.1 热震稳定性的概念 热震稳定性，指材料在承受急剧温度变化时，评价其抗破损的能力，下图为某厂家耐火材料参数表。热震稳定性测试方法为：将耐火材料放入一个高温容器内，将温度提升至1100℃，然后取出放入冷水内，水冷到常温，循环几次，观测耐火材料第几次出现撕裂，如果过1次就撕裂则认为其热震稳定为1次，以此类推。从参数对比情况看，热震稳定性与作业温度、材料密度、材料强度成反比，也就是说耐火材料的热震稳定性越高，其实用范围越小。但在实际的作业过程中，因为作业条件要求较高，尤其是对温度的要求，所以不可能无限制的提高材料的热震稳定性，必须采取折中权衡的方法，一般应该是在成本和利润的合理获取上选择耐火材料热震稳定性。热震稳定性要达到要求，不但材料制作过程中必须对其成分和制作方式进行调整，而且还需要考虑冶金炉窑控制对热震的影响。 表1 某厂家耐火材料参数表 2.2 不同阶段下热震对耐火材料影响的差异 耐火材料在中低温下是脆性材料，缺乏延性，在冶金炉窑使用中，因各种因素的影响常常受到急剧的温度变化，导致损伤。耐火材料抗热震性机理，是其力学性能与热学性能在温度变化条件下的综合表现，是耐火材料使用过程中衡量其受外力影响程度的指标。热震对耐火材料的影响在初期、中期和后期各有不同，初期耐火材料因内外膨胀度差异较大，热震造成的结果是耐火材料中部容易断裂；中期耐火材料相对稳定，但厚度仅为初始厚度的一半或更少而增加传热速度，热震容易造成截面撕裂；后期耐火材料因为尺寸较薄，热震容易造成整体剖落。 2.3 耐火材料抗热震条件下应具备的能力 材料力学认为当材料工作时，必将受到外力的作用，为了保证材料的正常工作，就要求其必须具备足够的能力，承担其应当承受的荷载，这个能力包括足够的强度（即抵抗破坏的能力）、足够的刚度（即抵抗变形的能力）、足够的稳定性（即保持原有平衡的能力）。但是在不同的作业条件下材料必须各有侧重，不可能所有的条件都是最优化。而耐火材料因其工作条件的特殊性，因此对其刚度和强度的要求要更为明显，也就是抗破坏和变形能力要求更为严格。 2.3.1 热震与材料正应力 在冶金过程中，金属冶炼需要通过渣池内部元素的结构调整来实现金属的提炼，因此熔池自身的重量自然对周围的耐火材料接触面产生挤压的一个正压力，当耐火材料受到外力（正压力）作用时，内部分子相对位置发生改变，因而使耐火材料发生形变，在发生形变的过程中，材料内部自身内力的作用，将试图恢复到原来的形状，因此产生了应力。应力大小与截面积大小有关，因为材料一旦运用与生产，其尺寸无法改变，当应力不能抗拒外力作用时，材料因强度不足而被破坏。而实际上材料在常温下的使用过程中，其抗压能力是能够满足作业条件产生的外力，但是在温度的作用下，材料产生的热应力降低了其刚度，从而使材料受损或者产生龟裂。按照应力集中概念，材料
耐火材料试题及答案
武汉理工大学2007 耐材 A 标答 一、填空题（20分，每题2分） 1耐火材料的物理性能主要包括烧结性能、力学性能、热学性能、和高温 使用性能。 2、材料的化学组成越复杂，添加成分形成的固溶体越多，其热导率越小；晶体结 构愈简单，热导率越大。 3、硅砖生产中矿化剂的选择原则为系统能形成二液区，并且系统形成液相的温度 低或不大于1470C。 4、相同气孔率的条件下，气孔大而集中的耐火材料热导率比气孔小而均匀的耐火材料 大___ 。 5、“三石”指蓝晶石、红柱石、硅线石，其中体积膨胀居中的是硅线石。 6、赛隆（Sialon ）是指Si?N一与一AhQ一在高温下形成的一类固溶体。 7、连铸系统的“三大件”，通常指整体塞棒、长水口和浸入式水口，其化学组成主要为AI2Q 、 SiC、C、SiO2等。 8高温陶瓷涂层的施涂方法主要有烧结法或火焰喷涂、等离子喷涂、低温烘烤补强法和气相沉积法等。 9、不定形耐火材料所用的结合剂按硬化特点分有水硬性结合剂、热硬性结合剂、气 硬性结合剂和火硬性结合剂。 10、镁铝尖晶石的合成属固相反应烧结，影响其合成质量的因素主要为原料纯度或细度、 外加剂、烧成温度。 二、选择题（10分，每题5分） 1不同耐火材料所对应的化学矿物组成特征1个0.83分 ①方镁石；②CaO③&O,N Q Q④刚玉；⑤AI2Q;⑥鳞石英。 2、白云石耐火材料抵抗富铁渣侵蚀能力的顺序：③ >① > ②，在⑤条件下更是 如此。1个1.25分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（28分，每题7分） 1、耐火度愈高砖愈好。 答：错。（2.5分）
耐火材料复习资料
耐火材料：是指耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。 主晶相：是指构成制品结构的主体且熔点较高的晶相。 基质：是指耐火材料中大品体或骨料间隙中存在的物质。 直接结合:指耐火制品中，高熔点的主晶相之间或主晶相与次晶相间直接接触产生结晶网络的一种结合，而不是靠低熔点的硅酸盐相产生结合。 成型：借助外力和模型将坯料加工成为具有一定尺寸、形状和强度的坯体或制品的过程。 主晶相陶瓷结合:又称为硅酸盐结合，其结构特征是耐火制品主晶相之间由低熔点的硅酸盐非晶质和晶质联结在一起而形成结合。 酸性耐火材料：含有相当数量的游离二氧化硅（Si02)。酸性最强的耐火材料是硅质耐火材料，几乎由94?97％的游离硅氧（Si02)构成。粘土质耐火材料与硅质相比，游离硅氧（Si02)的量较少，是弱酸性的。 碱性耐火材料：含有相当数量的MgO 和CaO 等，镁质和白云石质耐火材料是强碱性的， 格镁系和镁橄榄右质耐火材料以及尖晶石耐火材料属于弱诚性耐火材料。 热震稳定性：耐火材料抵抗温度的急剧变化而不破坏的性能。 抗渣性：耐火材料在高温下抵抗熔渣侵蚀怍用而不破坏的能力。 粘土质耐火材料：是用天然产的各种粘土作原料，将一部分粘土预先煅烧成熟料，并与部分生粘土配合制成Al2O3含量为30%-46%的硅酸盐铝质耐火材料。 耐火泥：是由粉状物料和结合剂组成的供调制泥浆用的不定形耐火材料。 矿化剂：泛指内生成矿作用中对成矿物质的运移和集中起重要媒介作用的物质。 防氧化剂：含碳耐火材料采用金属添加剂的作用在于抑制碳的氧化， 被称为防氧化剂 减水剂：是指在能在保持耐火浇注料的流动值基本不变的条件下，显著降低拌和用水量的物质。 镁碳砖：是由高熔点碱性氧化镁（2800℃）和难以被炉渣浸润的高熔点碳素材料为原料，添加各种非氧化物添加剂，用碳质结合剂结合而成的不烧碳复合材料。 电熔镁砂是以优质镁砂为原料经过熔化而制成。 低水泥浇注料：由耐火细粉和结合剂组成的基质中，用超细粉（指粒度小于10μm ）来取代部分或大部分铝酸钙水泥，在加入少量分散剂使超细粉均匀地分散于骨料颗粒之间，填充在亚微米级的空隙中，从而形成均匀致密的组织结构。 液相烧结：凡有液相参加的烧结过程；液相起到促进烧结和降低烧结 温度的作用。 ，式子中的系数m 是SiO2/Na2O 的摩尔比。 显微结构：在光学和电子显微镜下分辨出的试样中所含有相的种类 及各相的数量、形状、大小、分布取向和它们相互之间的 关系，称为显微结构。 气硬性结合剂：气硬性结合剂是在大气中和常温下即可逐渐凝结硬化 而具有相当高强度的结合剂 热硬性结合剂：热硬性结合剂是指在常温下硬化很慢和强度很低，而在高于常温但低于烧结温度下可较快的硬化的结合剂 问答题： 1.耐火材料的组织结构有那两个类型？ 答：宏观组织结构和微观组织结构。 2.耐火材料的高温蠕变可划分为哪三个特征阶段？ 答：一次蠕变初期蠕变或减速蠕变；第2次蠕变或粘性蠕变，又可称为均速锘变或稳态蟠变；第3次蠕变又称加速緩变。 3. 莫来石、菱镁矿、白云石、镁铝尖晶石和镁橄榄石的分子式。 答:，，， ，。 4、杂质成分与主成分共熔产生液相对耐火材料性能有何影响。 222??水玻璃的模数：是在水玻璃（Na O mSiO nH O ）2323:3Al 2O Si O 莫来石22MgO SiO ?镁橄榄石：33 白云石：CaCO MgCO 3Mg CO 菱镁矿：23MgO Al O 镁铝尖晶石:
耐火材料试题及答案
理工大学2007耐材A标答 一、填空题（20分，每题2分） 1、耐火材料的物理性能主要包括烧结性能、力学性能、热学性能、和高温使用性能。 2、材料的化学组成越复杂，添加成分形成的固溶体越多，其热导率越小；晶体结构愈简单， 热导率越大。 3、硅砖生产中矿化剂的选择原则为系统能形成二液区，并且系统形成液相的温度低或不大 于1470℃。 4、相同气孔率的条件下，气孔大而集中的耐火材料热导率比气孔小而均匀的耐火材料大。 5、“三石”指蓝晶石、红柱石、硅线石，其中体积膨胀居中的是硅线石。 6、赛隆（Sialon）是指Si3N4与Al2O3在高温下形成的一类固溶体。 7、连铸系统的“三大件”，通常指整体塞棒、长水口和浸入式水口，其化学组成主要为Al2O3、 SiC、C、SiO2等。 8、高温瓷涂层的施涂方法主要有烧结法或火焰喷涂、等离子喷涂、低温烘烤补强法和气 相沉积法等。 9、不定形耐火材料所用的结合剂按硬化特点分有水硬性结合剂、热硬性结合剂、气硬性结合 剂和火硬性结合剂。 10、镁铝尖晶石的合成属固相反应烧结，影响其合成质量的因素主要为原料纯度或细度、外加剂、 烧成温度。 二、选择题（10分，每题5分） 1、不同耐火材料所对应的化学矿物组成特征1个0.83分 ①方镁石；②CaO；③K2O,Na2O；④刚玉；⑤Al2O3；⑥鳞石英。 2、白云石耐火材料抵抗富铁渣侵蚀能力的顺序：③＞①＞②，在⑤条件下更是如此。 1个1.25分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（28分，每题7分）
1、耐火度愈高砖愈好。 答：错。(2.5分) 耐火度是指耐火材料在无荷重条件下抵抗高温而不熔化的特性。而耐火材料在使用过程中不可能无荷重，因此，耐火度只能作为一个相对指标。(4.5分) 2、水泥因含有一定数量CaO，所以，为提高高温性能，浇注料应该采用超低水泥或无水泥结合。答：错。(2.5分) 浇注料向低水泥或无水泥方向发展主要是指Al2O3-SiO2系耐火材料，Al2O3、SiO2、CaO等高温下易形成低熔物影响高温性能，而刚玉或高纯铝镁系浇注料采用水泥结合，问题不大。(4.5分) 3、二次莫来石化因伴随体积膨胀，所以，在生产中应尽可能地避免。 答：错。(2.5分) 二次莫来石化主要是指高铝砖生产中结合粘土的SiO2与高铝熟料的Al2O3反应生成莫来石，并伴随体积膨胀，因此，在生产高铝砖过程中应尽可能地避免。但是，在生产高荷软耐火材料或低蠕变砖时，其原理正是利用这种反应产生的一定体积膨胀效应。(4.5分) 4、石墨能在钢铁熔体中溶解，对其有一定污染，因此，碳复合耐火材料前途黯淡。 答：错。(2.5分) 石墨尽管高温下对钢水有一定污染，但石墨熔点高、热膨胀系数小、热导率高、不易被渣润湿，因此，碳复合耐火材料具有优异的热震稳定性、抗渣渗透性。所以，在冶炼条件苛刻的关键部位仍然需要碳复合耐火材料。(4.5分) 四、论述题（42分，每题14分） 1、试区别热剥落、结构剥落、机械剥落所形成的主要原因，并说明提高这些性能的主要措施。答：热剥落：热震稳定性；结构剥落：渣渗透；机械剥落：机械冲击。2.5分 主要措施： 热剥落：1）热膨胀系数小；2）导热率高；3）弹性模量小；4）微裂纹；5）少量液相； 6）晶须；7）合适强度。（至少3种） 4.5分