Fizikalni mehanizam nastanka AZS vatrostalne opeke i mjehurića
RastaljeniAZS opekasadrži puno pora iznutra, a unutrašnjost tih pora je ispunjena plinom. Sastav plina je otprilike isti kao i zrak, to jest, uglavnom se sastoji od dušika, kisika i male količine plina ugljičnog dioksida. Kako se vrijeme kontakta između AZS opeka i staklene tekućine povećava, zbog erozije površine opeke, unutarnje šupljine će biti izložene, a plin ispunjen unutra će se osloboditi u isto vrijeme stvarajući mjehuriće.
Kemijski mehanizam AZS vatrostalnog i stvaranja mjehurića
Rastaljeni AZS vatrostalni materijal sadrži elemente nečistoće koji se mogu oksidirati u plin, kao što su ugljik, sumpor, cirkonijev karbid, nitrid, dušikov oksid, itd. Kada se AZS vatrostalna opeka zagrije na iznad 1400 stupnjeva, ti elementi nečistoće će proći kroz reakciju oksidacije da nastane odgovarajući dušik, ugljikov monoksid, ugljikov dioksid, sumporov dioksid i drugo plinovi.
Kada se rastaljena AZS cigla ohladi i ponovno zagrije, mjehurići kisika i sekundarni mjehurići općenito se stvaraju na kontaktnoj točki između staklene tekućine i rastaljene AZS cigle. To je zato što općenito lijevane AZS opeke sadrže malu količinu (<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.
Kada se temperatura smanji, jednadžba reakcije ide u pozitivnom smjeru, što pogoduje stvaranju Fe3+. Kada se temperatura poveća, jednadžba reakcije se odvija u suprotnom smjeru (reverzna reakcija), što pogoduje stvaranju O2.
Drugi razlog za stvaranje kisika je elektrokemijska reakcija između staklene taline i AZS vatrostalne opeke, odnosno "daljinska" elektrokemijska reakcija kada talina stakla i AZS vatrostalni materijal nisu u kontaktu. Ioni alkalnih ili zemnoalkalijskih metala odgovorni su za prijenos elektrona. U ovoj baterijskoj reakciji ioni kisika (O2-) u talini stakla oksidiraju se u kisik (O2).
Talina stakla je u kontaktu sa lijevanom AZS opekom. Koncentracija iona alkalnih metala ili zemnoalkalijskih metala u talini stakla mnogo je veća od one u vatrostalnom materijalu. Osim toga, zbog infiltracije staklene faze, ovi metalni ioni Mn+ će difundirati u vatrostalni materijal. Rezultat je da neutralizira elektrone difundirane u AZS vatrostalni materijal, održavajući električnu neutralnost.
