熔渣與耐火材料外表面和經(jīng)遷移與內(nèi)表面接觸后, 可發(fā)生以下反應(yīng): 耐火材料向熔渣中溶解—單純?nèi)芙?/span>；形成易溶的化合物—反應(yīng)溶解；直接形成低熔物；發(fā)生使耐火材料還原的反應(yīng)；發(fā)生使耐火材料組分氧化的反應(yīng)；形成比容差別很大的新產(chǎn)物等。這些反應(yīng)都引起耐火材料侵蝕，給耐火材料帶來危害。當熔渣流動時，不僅通過對耐火材料的沖刷作用直接對耐火材料進行侵蝕，還通過帶走上述反應(yīng)產(chǎn)物, 促進反應(yīng)進行, 加速對耐火材料的侵蝕。
(1) 耐火材料向熔渣中溶解—單純?nèi)芙夂头磻?yīng)溶解。
① 控制溶解的因素。當熔渣與耐火材料接觸時，若兩者的某些組分的質(zhì)量濃度相差較大, 由于兩者間的化學位相差較大, 如耐火材料組分的質(zhì)量濃度較高, 具有較高化學位, 而熔渣中的組分的質(zhì)量濃度較低, 則物質(zhì)從化學位較高的耐火材料向化學位較低的熔渣傳遞,使耐火材料中的組分被熔渣溶解, 直至該組分在耐火材料和熔渣中的化學位達到平衡，即溶解達到某一特定溫度下的飽和濃度(溶解度) 為止。
這種單純?nèi)芙馐窃S多耐火材料與熔渣進行反應(yīng)的最主要形式。有人甚至認為渣蝕就是耐火材料的溶解過程。當耐火材料與外來物進行化學反應(yīng)形成易溶化合物時，會加速耐火材料向熔渣中溶解。
② 溶蝕的危害。由單純?nèi)芙夂头磻?yīng)溶解引起的侵蝕通常稱為溶蝕。它不僅直接造成耐火材料一些溶解組分的損失(改變了耐火材料的化學組成) , 而且破壞了耐火材料的結(jié)構(gòu)。當多相耐火材料中可溶物溶入渣中后, 殘留相被孤立, 耐火材料的致密結(jié)構(gòu)被破壞, 加速了渣蝕。由于熔渣的化學組成改變, 影響了熔渣的性質(zhì)并在一定程度上影響了冶煉過程, 其中的不溶性殘留相還能給產(chǎn)品帶來不利影響。
③ 降低溶蝕速度的措施。降低溶解速度, 必須從以下幾個方面采取措施: 降低溶解度和耐火材料在熔渣中的濃度差值; 降低擴散系數(shù)和提高擴散層厚度。
為了降低溶解度, 除降低溫度外, 應(yīng)盡量使熔渣與耐火材料間的化學位相近, 如堿性耐火材料抵抗堿性熔渣的侵蝕能力很強, 而酸性熔渣以選用酸性耐火材料為宜。
一般認為耐火材料向熔渣中溶解的傳質(zhì)過程處于擴散速度范圍內(nèi)。為了控制耐火材料向熔渣中的擴散，除降低溶解度外，還可通過提高熔渣中溶質(zhì)的濃度、降低擴散系數(shù)以及提高擴散層厚度等方法來實現(xiàn)。如在煉鋼爐中, 當以鎂質(zhì)耐火材料為爐襯時, 以白云石造渣, 使渣中的MgO的質(zhì)量濃度提高, 即可使耐火材料的抗渣性得以改善。
(2 ) 耐火材料的結(jié)構(gòu)崩裂。結(jié)構(gòu)崩裂是指耐火材料受到侵蝕, 當其物相和結(jié)構(gòu)變化到一定程度時, 耐火材料的崩壞現(xiàn)象。渣蝕引起的結(jié)構(gòu)崩裂, 一般認為是由于形成變質(zhì)層和形成比容差別較大的產(chǎn)物引起的。
① 變質(zhì)層的形成。變質(zhì)層的形成, 是由于熔渣的滲入所致。在滲入過程中, 由于材料內(nèi)溫度梯度和熔渣黏度的影響, 熔渣侵入到一定深度后, 就不再繼續(xù)滲透。從耐火材料熱面到其內(nèi)部一定的深度, 就形成了組成與結(jié)構(gòu)有別于原材料的變質(zhì)層。而且熔渣在滲透時還發(fā)生“化學過濾”, 沿熔渣的滲透方向, 其化學組成和物相組成都可能不斷地發(fā)生改變。因此,變質(zhì)層內(nèi)隨其厚度的變化, 其組成與結(jié)構(gòu)也有一定差別。
② 結(jié)構(gòu)的崩裂。在變質(zhì)層的形成過程中, 由于形成的產(chǎn)物間和原材料間的比容和熱膨脹性等有差別, 在變質(zhì)層與原材料之間或變質(zhì)層內(nèi)各層之間, 因各種物相摩爾體積變化而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)應(yīng)力，并破壞其間的結(jié)合，形成裂紋，甚至產(chǎn)生剝落和崩裂。這種體積變化為如含MgO 的堿性耐火材料同Fe2 O3 的熔渣接觸時，生成 MgO·Fe2O3，即發(fā)生反應(yīng)MgO + Fe2 O3→MgO·Fe2 O3 。依式計算結(jié)果可知此種反應(yīng)伴生 2 .1% 的線膨脹, 因而使耐火材料產(chǎn)生結(jié)構(gòu)崩裂。再如硅酸鋁質(zhì)耐火材料受堿蒸氣的侵蝕, 也是由于莫來石或剛玉和SiO2 等受氧化鈉侵蝕形成霞石( Na2O·Al2 O3·2SiO2 ) , 產(chǎn)生體積膨脹, 導致結(jié)構(gòu)崩裂。耐火材料中的氣孔內(nèi)在還原性氣氛下發(fā)生碳素沉積, 使耐火材料的結(jié)構(gòu)破壞, 也可認為是一種結(jié)構(gòu)崩裂。