耐火材料抗渣侵蚀性能的测定与评价耐火材料在使用过程中，其损耗主要源于3个部分。一部分是由耐火材料和炉渣的反应所引起的溶损；另一部分则是因热应力引起的龟裂和裂纹所导···
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耐火材料抗渣侵蚀性能的测定与评价
耐火材料在使用过程中，其损耗主要源于3个部分。一部分是由耐火材料和炉渣的反应所引起的溶损；另一部分则是因热应力引起的龟裂和裂纹所导致的剥落损伤；再者就是因装入冶金用原材料所引起的机械碰撞以及熔融金属和炉渣等的剧烈运动所产生的机械冲刷而导致的磨擦损耗。耐火材料抗渣侵蚀性能的好坏是影响耐火材料使用寿命长短的一个重要因素，也是判断耐火材料性能优劣的一个主要指标。耐火材料在实际使用过程中的抗渣侵蚀性能受诸多因素的影响。其中包括耐火材料的种类和材质、耐火材料的化学性能和物理性能、耐火材料的微观组织结构以及耐火材料的使用温度、炉内气氛和融渣的化学性质等。评价耐火材料抗渣侵蚀性能的实验方法甚多，如何合理选择实验方法去正确地评价耐火材料的抗渣侵蚀性能，涉及到很多实验技巧和知识。本章对目前较为常用的耐火材料的抗渣侵蚀性能评价方法和抗渣侵蚀实验中所使用的实验装置及其特点做简明介绍。
1 坩埚实验法
1.1 坩埚实验法的实验装置和实验过程
坩埚实验法所用的加热装置一般以电阻炉为主。渣侵蚀实验用址坩埚通常使用耐火砖切割加工而成，或由耐火原料直接压制成型。坩埚的标准尺寸如图1所示。
图1 坩埚的标准尺寸
实验时，首先将侵蚀用渣剂装入世锅，然后将坩埚放入电炉的恒温区内，加热至预定的实验温度并保温一定时间。降温后，将冷却到室温的坩埚从电炉中取出，并沿其中心面剖开，观察并测量其侵蚀情况。耐火材料的抗渣侵蚀性能，一般常用耐火材料试样的侵蚀量（或侵蚀深度）和炉渣在耐火材料试样中的渗透深度来分别表示。
图1所示的坩埚虽然为标准尺寸，但由于容积较小，侵蚀用渣剂的装入量有限。例如，炉渣的密度按3.0g/cm3计算，那么坩埚所能容纳的渣剂重量约为84g。但由于渣剂通常是粉体，其密度远低于3.0g/cm3，因此，实际上堆所能装入的渣剂量常常只有84g的一半左右。由于受侵蚀用渣剂装入量的限制，耐火材料试样的侵蚀量太少，有时几乎难以准确地进行测量。从而，各耐火材料试样之间的抗渣侵蚀性能的差异也不易正确比较。所以，渣侵蚀实验用堆尺寸的大小，最好应根据实际情况，特别是耐火材料的材质，渣剂的性质以及加热温度等综合因素来确定和加工制作。
1.2 坩埚实验法的特点
坩埚实验法是目前最为常见的一种评价耐火材料抗渣侵蚀性能的实验方法，其主要特点如下：
（1）实验方法简单，容易实现。
（2）锅内装入的渣剂量较少，在实验过程中随着耐火材料侵蚀量的增加，炉渣的化学成分将发生较大变化。
（3）耐火材料试样内部不存在温度梯度，加之融渣和耐火材料试样之间处于相对静止状态，所以，炉渣向耐火材料试样内部的渗透行为以及融渣对耐火材料试样的侵蚀过程与实际炉内的耐火材料的侵蚀状况存在着较大的差异。
（4）对于抗渣侵蚀性能较好的耐火材料，特别是含碳耐火材料，由于耐火材料的侵蚀量太少，不同耐火材料试样间抗渣侵蚀性能的差异不明显，难以正确比较。
2 旋转坩埚实验法
2.1 旋转坩埚实验法的实验装置和实验过程
旋转坩埚实验法的实验装置如图2所示。在实验过程中，址坩埚倾斜，与水平面呈45°角绕支撑轴旋转。实验以气体燃料（天然气或煤气+氧气）为热源加热堪锅，熔化渣剂。
实验前，首先根据旋转炉壳或装置尺寸的大小，将试验用耐火材料加工制作成多个断面为梯形的试样，并将其砌筑在金属炉壳的内侧形成锅。然后在锅内装入渣剂，点燃气体燃料加热坩埚。当渣剂完全熔化，且坩埚内温度达到实验温度后，启动旋转装置使坩埚旋转进行渣侵蚀实验。在实验过程中，可根据需要随时向坩埚内补加渣剂。
图2 旋转坩埚实验法的实验装置（1—耐火水泥；2一耐火材料试样；3一炉渣）
实验结束后，从金属炉壳中拆下耐火材料试样，测量炉渣在各试样中的渗透深度和侵蚀深度或侵蚀量。并以此作为评价耐火材料抗渣寝室性能的指标。
2.2 旋转锅实验法的特点
旋转实验法是在实验法的基础上发展起来的，目的在于加强耐火材料与熔渣间的相对运动，提高耐火材料的侵蚀速度，其主要特点如下：
（1）多个耐火材料试样的抗渣侵蚀实验可同时进行。
（2）由于金属炉壳与砌筑的坩埚之间可以再砌筑一层绝热材料.因此，在耐火材料试样内部可以形成与实际使用条件下耐火材料内部相似的温度梯度。
（3）根据实验需要，可以随时向坩埚内补充渣剂或去除融渣。
(4)实验温度和实验气氛不易控制。
2.3 旋转实验法的实验例
实验用坩埚使用氧化镁-铝镁尖晶石和氧化镁-氧化铬两个系列4种耐火砖砌筑而成。各耐火砖的化学成分以及特性见下表
实验主要是考察不同材质和不同化学组成的耐火材料，在不同炉渣碱度下的抗渣侵蚀性能。
实验使用两种渣剂，碱度m（CaO)/m（SiO2）分别为1.0和3.0，Al2O3和Fe2O3的含量均为20%。实验温度为1750℃，保温时间5h。实验结果如图3所示。耐火材料的抗渣侵蚀指数，是把氧化镁-氧化系耐火材料的侵蚀量定为100，然后将其他各耐火材料试样的侵蚀量同氧化镁-氧化铬系耐火材料的侵蚀量相比较而计算出来的。
从图可见，由于渣侵蚀实验温度较高，保温时间较长，加之实验过程中可以不断地向内补加渣剂。因此，各耐火材料试样问的抗渣侵蚀指数差异明显，有利于正确地评价各耐火材料的抗渣侵蚀性能。
图3各种耐火材料试样的抗渣侵蚀指数
1—CaO/SiO2=1.0；2—CaO/SiO2-3.0
3 X射线透视实验法
3.1 X射线透视实验法的实验装置和实验过程
X射线透视实验法实际上也是坩埚实验法的一种。实验用的加工制作和实验过程与坩埚法所述基本相同。X射线透视实验法的主要特点是通过X射线透视，可以直接观察耐火材料试样在高温状态下的侵蚀过程以及熔融金属和融渣在锅内的运动状态，并可根据需要将整个耐火材料试样的侵蚀过程用录像设备记录下来。
实验时，首先在内装入一定量的金属，然后将坩埚置于电炉内加热。当炉内温度达到预定的实验温度后，由炉管上部向坩埚内投入渣剂。通过X射线透视装置观察坩埚内金属和渣剂的熔化过程和反应情况，并根据需要启动录像装置记录耐火材料试样的侵蚀过程。实验结束后，将地锅沿其中心面剖开，进一步观察并测量耐火材料试样的侵蚀情况。还可以根据需要，通过电子显微镜观察，对侵蚀实验后的耐火材料试样和渣-金界面处的微观结构进行分析。
3.2 X射线透视实验法的特点
与址实验法和旋转实验法相比较，X射线透视实验法可以对址内耐火材料的侵蚀过程进行动态分析，其主要特点如下：
（1）可以直接观察到耐火材料在高温下的侵蚀过程以及熔融金属和融渣在坩锅中的运动状态，便于建立和验证某些理论模型和进一步揭示耐火材料的侵蚀机理。
（2）可以测量高温下任意温度和任意时刻的耐火材料试样的侵蚀速度，因此可以对耐火材料与融渣的反应过程进行动力学解析。
（3）设备投资较大，操作复杂。
4 吸渣软化实验法
4.1 吸渣软化实验法的实验装置和实验过程
吸渣软化实验法的实验装置如图4。实际上是测量耐火材料热蠕变性能的实验装置。
图4 吸渣软化实验法的实验装置
1—荷重；2一融渣；3一城；4一炭板；5一炭棒；6一炉管
实验时，首先将耐火材料加工制作成坩埚，然后往坩埚中加入一定量的渣剂，在电炉内的支撑台座上加热。当将加热到预定的实验温度后，在的上面加上一定量的荷重，然后测定不同加热温度下和不同保温时刻的的变形率，并以此作为评价耐火材料抗渣侵蚀性能的指标。坩埚的变形率越大，耐火材料的抗渣侵蚀性能越差。
4.2 吸渣软化实验法的特点
吸渣软化实验法实际上是将测定耐火材料热蠕变的方法与坩埚实验法相结合而形成的一种实验方法，其主要特点如下：
（1）实验方法简便，可利用热蠕变的实验装置进行实验。
（2）可以同时对耐火材料的抗渣侵蚀性能和热蠕变性能进行评价。.
（3）受耐火材料种类的限制，不适于做含碳耐火材料的实验。
4.3 吸渣软化实验法的实验例
实验锅使用氧化铝-二氧化硅系不定形耐火材料浇铸而成。耐火材料试样的化学组成以及特性见下表。实验使用的渣剂为中间包渣，其主要化学成分（%）为：CaO 60%，Al2O3 20%，SiO2 5%。渣剂的加人量为10g。实验主要考察中间包浇铸料中的Al2O3/SiO2比对耐火材料抗渣侵蚀和抗渣渗透性能的影响。
耐火材料试样的化学组成和特性
实验温度为1500℃，保温时间为1h。实验时坩埚上部的荷重为0.1MPa。实验结果如图5所示。由图可见，随着耐火材料中的Al2O3/SiO2比的增加，其软化变形率随之增加。表明，随着该浇注料中AO3/SiO2比的增加，耐火材料的抗渣渗透性能降低，吸渣量增加，耐火材料的抗渣侵蚀性能下降。
图5 m(Al2O3)/m(SiO2)比对耐火材料变形率的影响
5 试样浸入旋转实验法
5.1 试样浸入旋转实验法的实验装置和实验过程
试样浸入旋转实验法的实验装置如图6所示一般采用电阻炉和感应炉两种加热方式。
图6 耐火材料试样浸入旋转实验法的实验装置
a--电阻炉加热法；b一感应炉加热法
实验时，首先将耐火材料加工成截面为圆柱形或正方形的柱体试样，并将其固定在旋转装置的卡具上。根据旋转装置的不同，有时可同时进行2~4个试样的侵蚀实验。采用电阻炉加热时，将渣剂装入与其反应性根小的坩埚（最好是铂金坩埚)中加热。待渣剂熔化且炉内温度达到预定的实验温度后，将固定于旋转装置上的耐火材料试样浸入融渣中并以一定的速度旋转。达到预定的时间后，提升旋转装置，将耐火材料试样从融渣中取出。测量各试样的侵蚀量或侵蚀深度。采用感应炉加热时，其实验方法与电阻炉基本相同。但由于渣侵蚀实验时有熔融金属存在，耐火材料与熔融金属、熔融金属-融渣以及融渣接触的部位其侵蚀速度具有明显的差异。因此，在测量耐火材料的侵蚀量和侵蚀深度时，要充分重视选定的测量位置。
5.2 试样浸入旋转实验法的特点
同增坩埚实验法一样，试样浸入旋转实验法也是目前较为常用的评价耐火材料抗清侵蚀性能的实验方法之一。对于尺寸较小的耐火材料试样多采用电阻炉加热法，而对于尺寸较大，且侵蚀速度较小的耐火材料试样则多采用感应炉加热法，其主要特点如下：
（1）由于耐火材料试样与融渣之间有较强的相对运动，耐火材料试样的侵蚀过程与实际使用条件下的耐火材料的侵蚀过程相近。同时，由于耐火材料试样的侵蚀量相对较大，不同耐火材料试样间的抗渣侵蚀性能的差异容易比较。
（2）多种耐火材料试样的抗渣侵蚀实验可以同时进行。
（3）随着耐火材料溶损量的增加，融渣的化学成分将发生变化。
5.3 试样浸入旋转实验法的实验例
实验试样使用Al2O3-Cr2O3-ZrO2系耐火材料加工制成，试样为圆柱形（直径50mm×高60mm），化学组成及其特性见下表。
实验使用两种渣剂，其化学组成见下表。
渣剂的碱度m（CaO)/m（SiO））分别为1.0和2.0。坩埚的材质为Cr2O3；同Al2O3-Cr2O3-ZrO2系耐火材料的反应性很小。渣剂的加入量为300g。实验主要是考察Al2O3-Cr2O3-ZrO2系耐火材料中的Cr2O3含量和炉渣碱度对耐火材料抗渣侵蚀性能的影响。
实验温度为1500℃，试样的旋转速度45/min，渣侵时间分别为20h和50h。实验结果如图7所示。从图可见，由于渣侵蚀时间较长，不同耐火材料试样间的侵蚀深度相差较大，便于比较耐火材料的抗渣侵蚀性能。
图7 Cr2O3含量对耐火材料抗渣侵蚀性能的影响
1—m(CaO)/m(SiO2)=1.0，50h；
2—m(CaO)/m（SiO2)=2.0,20h;
3—m（CaO)/m(SiO2)=1.0,20h；
6 回转炉实验法
6.1 回转炉实验法的实验装置和实验过程
回转炉实验法的实验装置如图8所示，它主要由回转炉和加热两个部分组成。
图8 回转炉实验法的实验装置
1—耐火材料试祥；2—融液；3一绝热材料；4—隔砖；
5—永久层；6-C6H6+O2燃气喷嘴
图9 电极加热式回转炉
实验时，首先根据回转炉的大小（直径一般为400~500mm，最大也有在1000mm以上的)，将耐火材料加工制作成数种（一般为6种以上）断面为梯形的试样，并将其砌筑在金属炉壳的内侧，然后在砌筑好的回转炉内装入渣剂，加热使其熔化，同时转动炉体使耐火材料与融渣接触并反应。在实验过程中，可根据需要向炉内补加渣剂。炉体的旋转速度为0.5~2r/min。回转炉的热源通常采用氧和天然气（或煤气）的混合气体，但也有用电弧加热的，如图8所示，实验结束后，从回转炉内拆下耐火材料试样，测量各试样的侵蚀量和侵蚀深度。
为提高回转炉实验法评价耐火材料抗渣侵蚀性能的精度和效率，对回转炉内砌筑的耐火材料试样的形状以及砌筑方法进行了改进，如图9所示。即将渣侵蚀用耐火材料试样突出4mm以上，加强融渣和耐火材料试样间的相对运动，提高反应速度。图2-14示出了改进后回转炉实验法的实验结果。可见，采用这一方法，不但可以增加耐火材料试样的侵蚀速度，缩短实验时间，提高实验效率；而且还可以减少炉内砌筑的耐火材料试样的数量对实验结果的影响，提高实验结果的精度和可靠性。
图10改进后的回转炉砌筑方法
炉内砖的面数
图11回转炉传统砌筑法和改进后砌筑法的实验结果比较
1—改进法；2一传统法
由于受回转炉的结构及加热方式等条件的限制，在加热升温和其后的侵蚀实验过程中，炉内的气氛难于精确地控制。采用氧和天然气作为热源时，虽然可通过控制燃烧气体中氧和天然气的比例，在一定范围内控制炉内的气氛，但实际上可调节的程度有限。采用电弧加热时，虽然可以通过向炉内导入氮气以及氩气等方式进行保护，但由于受炉体构造的限制，再加上在实验过程中要补加渣剂，因此，要将炉内氧分压控制在较低的水平，在实际操作过程中还是十分困难的。所以，利用回转炉实验法对含碳耐火材料的抗渣蚀性能进行评价时，在将回转炉加热升温到实验温度的过程中，耐火材料表面的炭素成分将发生氧化。根据对MgO-C系耐火材料渣侵蚀实验的结果分析，图12示出了MgO-C系耐火材料在渣侵蚀实验时首次加热升温过程中的耐火材料表面的变化模型图。由于炭素组分的氧化，使耐火材料的表面变成了单一的氧化镁层，明显降低了耐火材料的抗渣侵蚀性能，影响了回转炉实验法评价含碳耐火材料抗渣侵蚀性能的准确性。图13示出了在MgO-C系耐火材料的渣侵蚀实验过程中，加入炉内渣剂中的MgO含量和从炉内除去的炉渣中的MgO含量随着实验过程（加渣/除渣次数）的变化。可见，在实验初期，特别是在第一个加渣/除渣周期内，从炉内除去的炉渣中的MgO含量远远高于其后各加渣/除渣实验周期中去除炉渣内MgO的含量。这说明，耐火材料表面炭素成分的氧化对于耐火材料抗渣侵蚀实验结果具有较大的影响。
图12 渣侵蚀实验过程中的耐火材料的变化模型图
1—燃烧喷嘴；2—耐火材料试样；3一加热升温过程形成的脱碳层；4一炉渣；5—形成的脱碳层很容易被融渣侵蚀脱落
为了减少因炭素成分的氧化对回转炉实验法实验结果的影响，提高实验结果的精确度，对回转炉实验方法进行了改进。即在砌筑好的耐火材料试样的内表面加贴一层薄钢板，以保护耐火材料在加热升温过程中不被氧化。图13示出了加贴薄钢板后的钢板耐火材料试样的模型图。钢板的厚度一般为2mm，钢板的熔点为1500~1600℃。
加造／除渣次数
图13加入渣剂和除去炉渣中的 MgO含量随实验过程的变化
除去炉渣；2一加入济剂
图14 加贴钢板后的耐火材料试样
加贴薄钢板后的耐火材料试样，在加热升温和渣侵蚀实验过程的变化如图2-18所示。加贴的薄钢板在未熔化之前，遮断了空气与试样的接触；而达到熔点后，迅速熔化与加人到炉内的渣剂反应，在耐火材料试样的表面形成一层低融点的富铁保护渣。
图13 加贴钢板后的耐火材料在加热升温过程中的变化
1—防耐火材料试样氧化用钢板；2—耐火材料试样；
3-燃烧喷嘴；4一加热到1500~1600C时加贴
的钢板熔化；5—去除富饮融渣；6—融渣
图14示出了加贴钢板前后炉渣中MgO的含量随着实验过程的变化关系。加贴薄钢板后，由于耐火材料表面炭素成分的氧化得到了有效抑制，在实验过程中炉渣中MgO的含量没有产生太大的波动。
图14 加贴钢板和未加贴钢板时渣中MgO的变化
6.2 回转炉实验法的特点
回转炉实验法的应用范围很广，一般不受耐火材料的种类、尺寸大小以及加热温度等条件的限制，其主要特点如下：
（1）多种耐火材料试样的抗渣侵蚀试验可以同时进行。
（2)砌炉和拆炉比较容易，设备的制作也比较简单。
（3）由于炉壳和耐火材料试样之间可砌筑一层绝热材料，因此，在耐火材料试样的内部可以形成与实际炉内相近的温度梯度。
（4）通过调节氧气和天然气的比例以及采用惰性气体保护等方式，可以在一定范围内控制炉内的气氛。
（5）如果回转炉内同时砌筑材质和化学成分不同的耐火材料试样，相邻试样会相互影响。
（6）通过控制加热使耐火材料试样产生急冷和急热，可同时评价耐火材料的抗渣侵蚀性能和抗热震性能。
（7）对于含碳耐火材料，耐火材料中炭素成分的氧化不能忽视。
7 感应炉实验法
7.1 感应炉实验法的实验装置和实验过程
感应炉实验法的实验装置如图15所示。耐火材料试样的加工制作和砌筑方法与上述的回转炉实验法大致相同。实验以熔融金属为热源熔化和加热渣剂。
图15感应炉实验法的实验装置
实验时，在砌筑好的炉内首先装入金属并加热熔化。待金属完全熔化，且炉内温度达到预定的实验温度后，向炉内投入渣剂进行试验。实验过程中，一般还要补加几次渣剂。根据需要，在补加新一批渣剂之前，也可将炉内的融渣部分去除或全部除净。渣侵蚀实验结束后，首先将炉内的熔融金属和融渣从炉内倒出，待炉子冷却后，再从炉内拆下耐火材料试样，测量其侵蚀量或侵蚀深度，作为评价耐火材料抗渣侵蚀性能的指标。
感应炉实验法的渣侵蚀实验一般在空气中进行，如果在感应炉的上部装上炉罩，也可以通过氩气和氮气等惰性气体控制炉内气氛，如图16所示。但是，通入的气体流量的大小应根据感应炉功率的大小而定，以避免炉内融渣过冷凝固或失去反应活性。如果将感应炉置于较大的真空容器内，也可以使抗渣侵蚀实验在真空条件下进行。另外，若在感应炉炉口处盖上一层含碳材料，也可以在一定程度上降低炉内的氧气分压，从而维持炉内为还原气氛。
如果利用感应炉对含碳耐火材料进行抗渣侵蚀性能评价实验时，在熔化金属和加热升温过程中，炉内耐火材料试样表面的炭素成分将发生氧化，影响渣侵蚀实验结果的准确性。为了减少耐火材料试样表面碳成分的氧化，在熔化金属和加热升温过程中，常在炉内加入一定量的活性炭以减少耐火材料试样中碳的氧化。当炉内溢度达到实验温度时，去除炉内活性炭，加入渣剂开始渣侵蚀实验。
图16气体保护式感应炉实验法的实验装置
1一熔融金属；2一炭素保护圈；3—不锈钢钢管；4—融渣；
5—耐火材料试样；6—Al2O3、坩埚；7一感应圈
为了增强融渣和耐火材料试样间的相对运动，提高渣侵蚀实验的效率，一般采用加强搅拌的方法来实现。常用的方法有：旋转搅拌法图17，摇炉搅拌法图18以及底吹气体搅拌法图19等。
7.2 感应炉实验法的特点
感应炉实验法也是抗渣侵蚀实验中常用的方法之一，其主要特性如下：
（1）多种耐火材料试样的抗渣侵蚀试验可以同时进行。
（2）可以分析和考察耐火材料的渣-金界面的局部溶损反应。
图17 搅拌式感应炉实验法的实验装置
1一感应圈；2—氧化镁永久层；3一热电偶；
4—搅拌律；5--融渣；6一熔融金属；
7—耐火材料试样；8一支撑砖
图18 炉体摇动式感应炉实验法的实验装置
1一融渣；2—耐火材料试样；3一氧化镁永久层；
4-感应圈：5—偏心轴；6—熔融金属
图19 底吹气体搅拌式感应炉实验法的实验装置
1一感应圈；2一炭素柑坩埚；3一炭素通气管； 4—氧化镁质耐火材料；5—熔融金属；6—融渣；7—耐火材料试样
（3）如果在炉内同时砌筑材质和化学成分不同的耐火材料试样，则相邻试样会相互影响。
（4)设备费用较高，实验准备时间较长。
8 融渣喷射实验法
8.1融渣喷射实验法的实验装置和实验过程
融渣喷射实验迭的实验装置概要如图20所示。实验
耐火材料试样煤气氧气渣刑+氧气时，首先用火焰将耐火材料试样预热，然后将气体燃料（天然气（或煤气）+氧气）连同渣剂一起喷射到耐火材料试样表面上。由于渣剂受气体燃料的燃烧加热作用，当渣剂到达耐火材料试样表面时,已经完全熔化并将与耐火材料反应。融渣的喷射速度可以通过调节氧气流量来控制。氧气的流量越大，融渣的流动速度就越大，融 渣对试样表更的冲击力就越强，试样受到的侵蚀就越激烈。实验 结束后，将耐火材料试样切断,测量耐火材料试样的侵蚀深度或侵蚀面积，以此作为评价耐火材料的抗渣侵蚀性能的指标。
为控制实验气氛，对融渣喷射实验法的实验装置进行了改进，封闭式融渣喷射实验的实验装置如图21所示。在实验过程中，除可以控制炉内气氛之外，还可对炉内产生的气体成分进行分析，便于对耐火材料的渣侵细过程和反应机理进行考察和探讨。
图20融渣喷射实验法的实验装置
图21封闭式感渣喷射实验法的实验装置
8.2 融渣喷射实验法的特点
融渣喷射实验法对于研究在急冷急热条件下，且受炉渣激烈冲击的耐火材料的抗渣侵蚀性能是十分有效的，其主要特点如下:
耐火材料试样的厚度可以任意选择。
耐火材料试样表面的温度可以控制，试样内部的温度梯度 容易设定。
可同时评价耐火材料的抗磨损性能和抗热冲击性能，因此,此方法特别适用于对RH浸入管耐火材料抗渣性能的评价。实验时的炉内气氛不易控制。
设备投资较大，操作复杂。
9 试样炉内投入实验法
9.1试样炉内投入实验法的实验步骤以及耐火材料试样的制件方法
图22耐火材料炉内投入实验法的实验程序
试样炉内投入实验法是将耐火材料试样(一般为耐火砖)投入 到实际运转的炉内(如转炉或电炉等)，待冶炼结束后从炉内取出。 然后通过测量渣侵蚀前后的耐火材料试样的尺寸变化，并根据渣 侵蚀时间求出耐火林料的侵蚀速度口图22图23示出了试样炉内投入实验送试样的加工制作以及测量方法的基本概要
图23 a—试样至少具有1组平行面（投入前测量平面间距离），b一把回收的试样沿中心面切开；c—测量投入前平行面的间距
9.2 试样炉内投入实验法的特点
在诸多耐火材料侵蚀实验方法中，试样炉内投入实验法是惟 一在现场条件下所进行的实验。其主要特点如下：
（1）实验条件与实际耐火材料的使用条件完全相同。
（2）耐火材料试样的内部不存在温度梯度。
（3）实验过程会对现场作业造成一定影响。
（4）投入到炉内的耐火材料试样有时不易回收。
10 耐火材料抗渣侵蚀性能测定与评价过程中应注意的问题
对于同一耐火材料，采用上述不同实验方迭对其抗渣侵蚀性能进行测定和评价时，得到的实验结果往往会出现某些差。引起这些差异的原因是多方面的，比如：试验时炉内气氛的差别，金属存在与否，融渣的运动状态以及加热方式等。因此，在实验之前，应根据耐火材料的实际使用条件，耐火材料的性 质以及渣侵蚀实验的特点，对整个实验过程做认真的考虑和周密 的设计。通常应考虑的主要圉素有以下几点。
10.1 炉渣组成
耐火材料中的大部分组分，特别是氧化物组分，一般都极易同融渣中的组分反应住成低熔点化合物。如果实验过程中炉内的融渣量太少,那么随着试样溶损量的增加，溶入到融渣中的耐火材料的组分将达到饱和，引起融渣粘度升高，耐火材料试样的侵蚀量减少。因此, 在利用回转炉实验法和感应炉实验法进行渣侵蚀实验时，由于补加渣剂的操作容易进行，应及时地向炉内补加新的渣剂，以保证耐火材料与融渣的反应以一定的速度进行。特别是当对多种耐火材料试祥的抗渣侵蚀性能进行比较时,溶损速度较大的耐火材料试样极易对其相邻的耐火材料的抗渣侵蚀性能产生影响,使各试样间抗渣侵蚀性能的差异难以正确地测量、比较和评价。因此，在这种情况下应不断地更新炉内的融渣。即在添加新的渣剂之前，应将炉内的融渣除净。
10.2 金属添加
在进行渣侵蚀实验时，炉内（或坩埚内）是否添加金属，对耐火材 料的侵蚀速度会产生影响。加人金属时,由于熔融金属与融渣的密度和表面张力的不同,使渣金界面处的金属和融渣产生较强熱的流动 （一般称之为马兰哥尼效效应），从而加剧了耐火材料与融渣的反应, 使渣-金界面处的耐火材料产生局部溶损。对于含碳耐火材料来说，特别是氧化镁-碳系和氧化铝-碳系耐火材料，加人金属时还会使与熔融金厲接触的耐火材料表面上形成一层致密的氧化物保护层，进而影响耐火材料的抗渣侵蚀性能。另外,加人的金属如果是纯铁或钢,即，熔融金属中的碳含量如果尚未达到饱和，那么由于耐火材料中的碳向金属中溶解，将使耐火材料的溶损速度增加。
10.3 温度设定
渣侵蚀实验时的炉内温度，是影响耐火材料试样侵蚀速度的重要因素之一。它不但通过热力学因素直接影响融渣和耐火材料组分的反应速度，而且还会影响融渣的粘度，耐火材料组分在融渣中的溶解度以及各反应物和生成物通过反应界面的扩散速度。随着实验温度的升 高，耐火材料的侵蚀速度增加。但由于耐火材料种类和材质的不同，其侵蚀速度的增加幅度也有较大的差异。所以，渣侵蚀实验温度的设定，除了要考虑到在实验温度下耐火材料试样与融渣的反应，同时对于复合耐火材料来说，还要充分注意到耐火材料内各组分之间的化学反应。
在1650℃以下具有较好的抗渣侵蚀性能，但是当实验温度达到或 超过1700℃时,其抗渣性能就明显下降。这是因为，氧化镁-碳系耐火材料中的MgO和C组分在加热过程中产生氧化还原反应，而且反应速度随着加热温度的升高而增大。特别是当加热温度达到1700℃：以上时，反应速度迅速增，由于MgO和C的反应，使耐 火材料的组织结构产生疏松，促进了耐火材料侵蚀速度的增加。
10.4 实验气氛
渣侵蚀实验时的炉内气氛，特别是炉内的氧气分压对于某些耐火材料的抗渣侵蚀性能具有影响。例如，对于MgO^CaO 系耐火材料，在同融渣中的氧化铁接触时很容易形成MgO-CaO- FxOy体系。实验时炉内氧气分压的高低，对于MgO-CaO系耐火材料的抗渣侵蚀性能具有较大的影响。炉内的氧气分压越低，该耐火材料越不容易与氧化铁反应生成低熔点化合物，耐火材料的抗渣侵蚀性能越好。
氧气分压对MgO-Cr2O3系耐火材料中各组分的蒸发速度的影响。当氧气分压处在10-4- 10-6大气压之间时，Cr2O3的蒸发速度最小.若氧气分压小于或超过这个范围，都将引起CrzO3蒸发速度的显著增加，使耐火材料的组织结构产生疏松，从而使其抗渣侵蚀性能下降。
对于含碳耐火材料来说，炉内气氛对于耐火材料的侵蝕速度也有较大影响。例如，对于氧化镁-碳系耐火材料，在抗渣侵蚀实验的同时，耐火材料中还发生下列反应。
MgO(s) + C(s) = Mg(g) + CO(g)(2-1)
2C(S) + O2(g) = 2CO(g)(2-2)
即，耐火材料中的MgO和C组分的氧化还原反应以及C组分自身的氧化反应。由于上述反应的进行，耐火材料中的MgO 和C组分被消耗，耐火材料组织产生疏松甚至破坏，降低了耐火材料的抗渣侵蚀性能。
耐火材料的渣侵蚀实验，一般是在空气和氩气气氛或是在有炭素材料保护的情况下进行的。在空气气氛下，由于炉内的氧气分压较高MgO和C的氧化还原反应受到抑制，但耐 材料中的碳却因氧化而大量消耗。在氩气气氛下,碳组分的宜接氧化受到抑制，但由于MgO和C的反应速度加快,使MgO和C组分同时消耗。而在使用炭素材料保护下进行实验时，炉内的气氛为一氧化碳分压0.035MPa，氮气分压0• 065MPa，氧气分压很低。此时耐火材料中的MgO和C的氧化还原反应以及C的氧化反应均会得到有效的抑制。
实验时炉内气氛对实验结果的影响是非常大的，有时甚至会得到載然相反的结果。
10.5 温度梯度
在迸行抗渣侵蚀实验时，耐火材料试样内部是否形成温度梯度，以及温度梯度的大小对于耐火材料试样的抗渣性能均会产生影响。含碳耐火材料的导电，传热以及电磁性能也必须予以考虑。再如，利用感应炉实验迭进行含碳耐火材料的 抗渣侵蚀实验时，电磁感应加热过程耐火材料本身也会发热。
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