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，經漏板拉絲成型。目前玄武巖纖維生產爐窯結構設計主要借鑒玻纖生產爐窯結構設計，其整體技術相對滯后。在爐窯設計中，內襯耐火材料直接影響爐窯壽命，同時對纖維性能的穩(wěn)定性也有一定影響。

一：剛玉莫來石磚腐蝕機理

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石磚和內側壁高鉻磚為分析對象，玄武巖成分質量分數(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%。

剛玉莫來石磚基體以剛玉相和莫來石相為主，而侵蝕層含有剛玉、莫來石、鐵鎂橄欖石、鐵鋁尖晶石和鈣長石相。同時，侵蝕層中莫來石相衍射強度也顯著降低，這可能跟剛玉莫來石磚中莫來石相與玄武巖發(fā)生反應有關，致使莫來石被消耗而減少，剛玉莫來石磚內部孔隙度大，玄武巖粉塵熔化成熔液并通過開口孔侵入，剛玉和莫來石顆粒與玄武巖可能發(fā)生如下反應：

CaO + Al2O3 + 2SiO2 → CaO·Al2O3·2SiO2 ( 鈣長石) ( 1)

2CaO + Al2O3 + SiO2 → 2CaO·Al2O3·SiO2 ( 鈣黃長石) ( 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，剛玉莫來石磚中的剛玉和莫來石顆粒直接與 Na，K、Ca、Fe、Mg 等元素的氧化物生成鐵鎂橄欖石、鐵鋁尖晶石、長石類等低熔點物質而溶解成液相，液相的產生更有利于熔體中元素的擴散和滲透，磚被進一步侵蝕。當然，玄武巖熔體中含有大量的 Fe 元素，容易在腐蝕層富集，其對侵蝕速率也有很大影響，F(xiàn)e元素存在+ 2價和+ 3價兩種價態(tài)，可能對侵蝕行為有促進作用。

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區(qū)，如CaO－SiO2－Cr2O3三元系統(tǒng)共晶點在1 400 ℃左右，F(xiàn)eO－SiO2－Cr2O3三元系統(tǒng)能形成最低為1155 ℃的低熔點物質，Al2O3－SiO2－Cr2O3三元系統(tǒng)形成1 580 ℃共熔點考慮到氧化鉻本身的熔點很高 ( 2330℃) ，與其他物質反應生成的物質熔點依然很高，如FeO、CaO、MgO與Cr2O3反應生成 FeCr2O4 ( 熔點: 2 050 ℃)、CaCr2 O4 ( 熔點: 2 170 ℃) 、MgCr2 O4 (熔點: 2400 ℃ ) 等高熔點尖晶石結構的保護層阻礙玻璃液的進一步侵蝕，對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)域的侵蝕形貌和測試結果，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，可能是由于沒有液相保護層，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，隨著侵蝕界面往磚體內部推進的過程中，ZrO2 在界面處成核、長大并析出，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晶體結構相似 ( 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形成固溶體導致熔點有所降低，F(xiàn)e元素以固溶傳質方式滲入高鉻磚基體內部，造成晶格畸變，活化的界面區(qū)加速磨損侵蝕速率。Fe、Mg、Al 在磚體內部兩相界面增多，可能以固溶方式形成復相尖晶石結構保護層，一方面保護磚體; 另一方面，兩相的產生在界面處也可能出現(xiàn)應力剝落，侵蝕界面繼續(xù)往高鉻磚基體內部移動。因此，F(xiàn)e、Al、Mg 等元素在界面的富集，說明 Fe、Al、Mg 等元素在整個侵蝕過程中起著固溶－傳質－擴散的作用，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。