玄武巖纖維以玄武巖礦石作為原料，在1 400～1 600 ℃的溫度下將玄武巖原料熔化，經(jīng)漏板拉絲成型,。目前玄武巖纖維生產(chǎn)爐窯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要借鑒玻纖生產(chǎn)爐窯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),，其整體技術(shù)相對(duì)滯后,。在爐窯設(shè)計(jì)中,，內(nèi)襯耐火材料直接影響爐窯壽命，同時(shí)對(duì)纖維性能的穩(wěn)定性也有一定影響。
一：剛玉莫來(lái)石磚腐蝕機(jī)理
玄武巖纖維爐耐火材料分別取自于頂部加料口的剛玉莫來(lái)石磚和內(nèi)側(cè)壁高鉻磚為分析對(duì)象,，玄武巖成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下: ( SiO2 + Al2O3 ) : 66. 0%～71. 0% ,，( FeO + Fe2O3 ) : 8. 5%～10. 5%，( CaO + MgO) : 13. 0%～17. 5%,，( Na2O + K2O) : 3. 0%～5. 0%,。
剛玉莫來(lái)石磚基體以剛玉相和莫來(lái)石相為主，而侵蝕層含有剛玉,、莫來(lái)石,、鐵鎂橄欖石、鐵鋁尖晶石和鈣長(zhǎng)石相,。同時(shí),，侵蝕層中莫來(lái)石相衍射強(qiáng)度也顯著降低，這可能跟剛玉莫來(lái)石磚中莫來(lái)石相與玄武巖發(fā)生反應(yīng)有關(guān),，致使莫來(lái)石被消耗而減少,，剛玉莫來(lái)石磚內(nèi)部孔隙度大，玄武巖粉塵熔化成熔液并通過(guò)開(kāi)口孔侵入,，剛玉和莫來(lái)石顆粒與玄武巖可能發(fā)生如下反應(yīng)：
CaO + Al2O3 + 2SiO2 → CaO·Al2O3·2SiO2 ( 鈣長(zhǎng)石) ( 1)
2CaO + Al2O3 + SiO2 → 2CaO·Al2O3·SiO2 ( 鈣黃長(zhǎng)石) ( 2)
3Al2O3·2SiO2 + CaO →Al2O3 + CaO·Al2O3·2SiO2 ( 3)
3Al2O3·2SiO2 + R2O →Al2O3 + R2O·Al2O3·2SiO2 (霞石) ( R: 堿金屬) ( 4)
Al2O3 + FeO →FeO·Al2O3 ( 鐵鋁尖晶石) ( 5)
Al2O3 + MgO →MgO·Al2O3 ( 鎂鋁尖晶石) ( 6)
2MgO + SiO2 →2MgO·SiO2 ( 鎂橄欖石) ( 7)
2FeO + SiO2 →2FeO·SiO2 ( 鐵橄欖石) ( 8)
3Al2O3 + 2SiO2 →3Al2O3·2SiO2 ( 二次莫來(lái)石) ( 9)
玄武巖熔體中含有 Na,、K、Al,、Si,、Mg、Fe,、Ca 等元素,，在 CaO－Al2O3－SiO2－Na2O－FeO－MgO 多組元系中，剛玉莫來(lái)石磚中的剛玉和莫來(lái)石顆粒直接與 Na,，K,、Ca、Fe,、Mg 等元素的氧化物生成鐵鎂橄欖石,、鐵鋁尖晶石、長(zhǎng)石類(lèi)等低熔點(diǎn)物質(zhì)而溶解成液相,，液相的產(chǎn)生更有利于熔體中元素的擴(kuò)散和滲透,，磚被進(jìn)一步侵蝕。當(dāng)然,，玄武巖熔體中含有大量的 Fe 元素,，容易在腐蝕層富集，其對(duì)侵蝕速率也有很大影響,，F(xiàn)e元素存在+ 2價(jià)和+ 3價(jià)兩種價(jià)態(tài)，可能對(duì)侵蝕行為有促進(jìn)作用。
二：高鉻磚腐蝕情況
玄武巖熔體存在SiO2,、Al2 O3,、CaO、MgO,、 FeO,、Fe2O3以及堿金屬氧化物等組元，能與Cr2O3形成極小范圍的低熔點(diǎn)區(qū),，如CaO－SiO2－Cr2O3三元系統(tǒng)共晶點(diǎn)在1 400 ℃左右,，F(xiàn)eO－SiO2－Cr2O3三元系統(tǒng)能形成最低為1155 ℃的低熔點(diǎn)物質(zhì)，Al2O3－SiO2－Cr2O3三元系統(tǒng)形成1 580 ℃共熔點(diǎn)考慮到氧化鉻本身的熔點(diǎn)很高 ( 2330℃) ,，與其他物質(zhì)反應(yīng)生成的物質(zhì)熔點(diǎn)依然很高,，如FeO、CaO,、MgO與Cr2O3反應(yīng)生成 FeCr2O4 ( 熔點(diǎn): 2 050 ℃),、CaCr2 O4 ( 熔點(diǎn): 2 170 ℃) 、MgCr2 O4 (熔點(diǎn): 2400 ℃ ) 等高熔點(diǎn)尖晶石結(jié)構(gòu)的保護(hù)層阻礙玻璃液的進(jìn)一步侵蝕,，對(duì)于磚的抗熔體性或者抗渣性是有利的,，這也是高鉻磚腐蝕較慢的因之一。分析高鉻磚與玄武巖熔體非接觸區(qū)域和接觸區(qū)域的侵蝕形貌和測(cè)試結(jié)果,，可能的侵蝕形式如下,。
( 1) 高鉻磚與玄武巖熔體的非接觸區(qū)域表觀形貌呈多孔、疏松狀,，可能是由于沒(méi)有液相保護(hù)層,，因此隨著玄武巖揮發(fā)份沿著高鉻磚的晶界逐漸侵蝕，最后出現(xiàn)大塊晶粒剝落而成多孔狀; 同時(shí),，隨著侵蝕界面往磚體內(nèi)部推進(jìn)的過(guò)程中,，ZrO2 在界面處成核、長(zhǎng)大并析出,，最終脫落成孔,，形成富 Si、Al 多孔,、疏松狀的表觀表面,。
( 2) 高鉻磚與玄武巖熔體的接觸區(qū)域表觀形貌呈光滑面，呈現(xiàn)出流體磨損侵蝕形式,。因 Fe2O3,、Cr2O3、Al2O3晶體結(jié)構(gòu)相似 ( α－Al2O3型),，離子半徑相近 R ( Fe3 + ) = 0. 65,，R( Cr3+ ) = 0. 62，R( Al3 + ) = 0. 53，相互之間能形成連續(xù)的固溶體,，熔體中的 Fe2O3,、Al2O3與Cr2O3形成固溶體導(dǎo)致熔點(diǎn)有所降低，F(xiàn)e元素以固溶傳質(zhì)方式滲入高鉻磚基體內(nèi)部,，造成晶格畸變,，活化的界面區(qū)加速磨損侵蝕速率。Fe,、Mg,、Al 在磚體內(nèi)部?jī)上嘟缑嬖龆啵赡芤怨倘芊绞叫纬蓮?fù)相尖晶石結(jié)構(gòu)保護(hù)層,，一方面保護(hù)磚體; 另一方面,，兩相的產(chǎn)生在界面處也可能出現(xiàn)應(yīng)力剝落，侵蝕界面繼續(xù)往高鉻磚基體內(nèi)部移動(dòng),。因此,，F(xiàn)e,、Al,、Mg 等元素在界面的富集,，說(shuō)明 Fe、Al,、Mg 等元素在整個(gè)侵蝕過(guò)程中起著固溶－傳質(zhì)－擴(kuò)散的作用,，高鉻磚固液界面因固溶而活化,，在熔體“拉拽”物理作用 的協(xié)助下，高鉻磚更容易被侵蝕,。