Фізичний механізм утворення вогнетривкої цегли AZS і бульбашок
РозплавленийЦегла АЗСмістить багато пор всередині, і внутрішня частина цих пор заповнена газом. Склад газу приблизно такий же, як і повітря, тобто в основному це азот, кисень і невелика кількість вуглекислого газу. Оскільки час контакту між цеглою AZS і скляною рідиною збільшується, через ерозію поверхні цегли внутрішні порожнечі будуть оголені, а газ, заповнений всередині, буде вивільнений одночасно з утворенням бульбашок.
Хімічний механізм утворення рефрактерів і бульбашок АЗС
Розплавлений вогнетрив AZS містить елементи-домішки, які можуть бути окислені з утворенням газу, такі як вуглець, сірка, карбід цирконію, нітрид, оксид азоту тощо. Коли вогнетривку цеглу AZS нагрівають вище 1400 градусів, ці елементи-домішки зазнають реакції окислення з утворенням відповідного азоту, оксиду вуглецю, діоксиду вуглецю, діоксиду сірки та ін гази.
Коли розплавлена цегла AZS охолоджується та знову нагрівається, бульбашки кисню та вторинні бульбашки зазвичай утворюються в точці контакту між скляною рідиною та розплавленою цеглою AZS. Це пояснюється тим, що, як правило, лита цегла AZS містить невелику кількість (<0.3% (mass fraction)) of variable valence elements, such as iron (Fe, Fe) or titanium (Ti, Ti). These variable valence elements can change their valence state with the change of temperature, thereby completing the role of absorbing or releasing oxygen.
При зниженні температури рівняння реакції розвивається в позитивному напрямку, що сприяє утворенню Fe3+. При підвищенні температури рівняння реакції протікає в протилежному напрямку (зворотна реакція), що сприяє утворенню О2.
Іншою причиною утворення кисню є електрохімічна реакція між розплавом скла та вогнетривкою цеглою AZS, або «дистанційна» електрохімічна реакція, коли розплав скла та вогнетрив AZS не контактують. Іони лужних або лужноземельних металів відповідають за перенесення електронів. У цій реакції акумулятора іони кисню (O2-) у розплавленому склі окислюються до кисню (O2).
Розплав скла контактує з литою цеглою АЗС. Концентрація іонів лужних або лужноземельних металів у розплаві скла значно більша, ніж у вогнетриві. Крім того, завдяки інфільтрації скляної фази ці іони металу Mn+ дифундують у вогнетрив. Результатом цього є те, що він нейтралізує електрони, що дифундують у вогнетривкий матеріал AZS, зберігаючи електричну нейтральність.
