熔(rong)渣與(yu)耐(nai)火材料外表(biao)面和經遷移與(yu)內表(biao)面接觸后(hou), 可發生以下(xia)反應: 耐火材料向熔(rong)渣中溶解—單(dan)純溶解；形(xing)成易溶的化合物(wu)—反(fan)應溶解；直接形成低熔物；發(fa)生使耐火(huo)材料還原(yuan)的反應；發(fa)生(sheng)使耐火(huo)材料組分(fen)氧(yang)化的(de)反應；形(xing)成比容差別很大的(de)新產(chan)物等。這些反應都引(yin)起(qi)耐(nai)火材料侵蝕，給耐(nai)火材料帶來危(wei)害。當熔渣流動(dong)時，不僅通過對耐火材料的沖刷(shua)作(zuo)用直接對耐火(huo)材料進行(xing)侵蝕，還通過帶走上述反應產(chan)物, 促(cu)進(jin)反應進(jin)行, 加速對(dui)耐火(huo)材料(liao)的侵蝕(shi)。
(1) 耐(nai)火(huo)材料向熔(rong)渣中溶解—單純(chun)溶(rong)解(jie)和反應(ying)溶(rong)解(jie)。
① 控制溶(rong)解的(de)因素。當熔渣與耐火材料接觸時，若兩者的某些組分的質量濃度相差較大, 由于兩者間的(de)化學位相差較大, 如耐火材料組分的質(zhi)量濃(nong)度較高, 具有較高化學(xue)位, 而熔渣中的組(zu)分的質量濃度較低, 則(ze)物(wu)質(zhi)從化學(xue)位(wei)較高的耐(nai)火材料向(xiang)化學(xue)位(wei)較低的熔渣傳(chuan)遞,使耐火材料中的組分被熔渣溶解, 直(zhi)至該組分在耐火(huo)材(cai)料(liao)和熔渣中的(de)化學位達到平(ping)衡，即(ji)溶解達到某(mou)一(yi)特定溫(wen)度(du)下的飽和濃度(du)(溶(rong)解度) 為止。
這種單純溶(rong)解是(shi)許多耐火材料與熔渣(zha)進行反應的最主要形(xing)式。有人(ren)甚至(zhi)認為渣(zha)蝕就是(shi)耐火材料的溶(rong)解過程。當耐火材料與外來物進行化學反應形(xing)成易溶(rong)化合物時，會加(jia)速耐(nai)火材料(liao)向熔渣中溶解。
② 溶(rong)蝕(shi)的危害(hai)。由單純(chun)溶(rong)解和反(fan)應(ying)溶(rong)解引(yin)起的侵蝕(shi)通常稱為(wei)溶(rong)蝕(shi)。它不(bu)僅(jin)直接造成耐(nai)火材(cai)料一些(xie)溶(rong)解組分(fen)的損失(改變了耐火材料的(de)化學組成(cheng)) , 而且(qie)破壞(huai)了耐火(huo)材(cai)料的結(jie)構。當多相耐火(huo)材(cai)料中可(ke)溶(rong)物溶(rong)入渣中后, 殘留相被孤立, 耐(nai)火材(cai)料的致密結構被破壞(huai), 加速了渣蝕。由于熔渣的(de)化(hua)學(xue)組成改(gai)變, 影響了(le)熔渣的性質并在(zai)一定程(cheng)度(du)上影響了(le)冶煉(lian)過程(cheng), 其中的不(bu)溶性殘留(liu)相還(huan)能給產(chan)品帶來不(bu)利影響。
③ 降低溶蝕速(su)度的措施(shi)。降低溶解速(su)度, 必須(xu)從以下幾個方面采取措施(shi): 降(jiang)低溶解度和(he)耐火材(cai)料在熔(rong)渣中的濃度差值; 降(jiang)低擴(kuo)散系數和提高擴(kuo)散層(ceng)厚度(du)。
為了(le)降(jiang)低溶解度(du), 除降低溫(wen)度外, 應盡量(liang)使熔渣與耐火材料間的(de)化學位相近, 如堿性耐火材料抵抗堿性熔渣的侵蝕能力(li)很強, 而酸性熔渣以(yi)選用酸性耐火(huo)材料為宜(yi)。
一般認為耐(nai)火(huo)材料向熔渣中(zhong)溶解(jie)的傳質過(guo)程(cheng)處于擴散速(su)度范圍內。為了(le)控制耐(nai)火(huo)材料向熔渣中(zhong)的擴散，除降低溶解度外，還(huan)可通過提高(gao)熔渣中溶質的濃度、降低擴(kuo)散(san)系(xi)數以(yi)及(ji)提高(gao)擴(kuo)散(san)層厚度等方法來實現。如(ru)在(zai)煉鋼爐中, 當以(yi)鎂質耐火材料(liao)為爐襯時, 以白云石造渣, 使(shi)渣中(zhong)的MgO的(de)質(zhi)量濃度提高, 即可(ke)使耐火材料的抗渣(zha)性得以改善。
(2 ) 耐(nai)火材料的結構崩裂(lie)(lie)。結構崩裂(lie)(lie)是(shi)指耐(nai)火材料受(shou)到(dao)侵(qin)蝕(shi), 當其(qi)物相和結構變化到(dao)一(yi)定程度時, 耐(nai)火材料的崩(beng)壞現象。渣蝕引起的結構崩(beng)裂, 一般認(ren)為是由(you)于形成(cheng)變質層和形成(cheng)比容差別較大的產物引起的。
① 變(bian)質層的形成。變(bian)質層的形成, 是由于熔渣(zha)的滲(shen)入(ru)所致(zhi)。在滲(shen)入(ru)過程中(zhong), 由于(yu)材料內溫度(du)梯度(du)和(he)熔渣黏度(du)的影響, 熔渣(zha)侵入到一定深度(du)后(hou), 就不再繼續(xu)滲透。從耐火材料(liao)熱面到其內部一定的深度, 就形成了組成與(yu)結構有(you)別于原材料的(de)變質層。而且熔渣在滲透時還發生“化學過濾”, 沿(yan)熔渣的滲(shen)透方向, 其化學組成和物(wu)相(xiang)組成都可能(neng)不斷(duan)地發生改(gai)變。因此,變質層內隨(sui)其厚度的變化, 其組成與結構也有(you)一定差別(bie)。
② 結構的(de)崩裂(lie)。在(zai)變質層(ceng)的(de)形成過程中, 由于形成的產物(wu)間和原材料間的比(bi)容和熱膨(peng)脹(zhang)性等有差別, 在變(bian)質(zhi)層與原材料之間(jian)或變(bian)質(zhi)層內各層之間(jian), 因各種物相(xiang)摩爾體積變(bian)化而產生結構(gou)應力，并破壞(huai)其間(jian)的(de)結合，形成(cheng)裂(lie)紋，甚至產生剝落(luo)和崩裂。這種體積變化為如含MgO 的(de)堿(jian)性耐火材料同(tong)Fe2 O3 的熔渣接觸時(shi)，生成 MgO·Fe2O3，即發生反應MgO + Fe2 O3→MgO·Fe2 O3 。依式計算結(jie)果可(ke)知(zhi)此種反應伴生 2 .1% 的線膨脹, 因(yin)而使耐火(huo)材(cai)料產(chan)生結構崩(beng)裂。再如硅(gui)酸鋁質耐火(huo)材(cai)料受堿蒸氣的侵(qin)蝕, 也是由于莫來石或剛玉和(he)SiO2 等(deng)受(shou)氧(yang)化鈉侵蝕形成(cheng)霞(xia)石(shi)( Na2O·Al2 O3·2SiO2 ) , 產生體積膨脹, 導致結構(gou)崩(beng)裂。耐火材料中(zhong)的氣(qi)孔內在(zai)還原(yuan)性(xing)氣(qi)氛下發生碳素沉積, 使耐火材料的結構(gou)破壞, 也可認為是(shi)一(yi)種結構崩裂。