Fyzikálny mechanizmus tvorby žiaruvzdorných tehál AZS a bublín
RoztavenýAZS tehlaobsahuje vo vnútri veľa pórov a vnútro týchto pórov je naplnené plynom. Zloženie plynu je približne rovnaké ako zloženie vzduchu, to znamená hlavne dusík, kyslík a malé množstvo oxidu uhličitého. Ako sa čas kontaktu medzi tehlami AZS a sklovinou zvyšuje, v dôsledku erózie povrchu tehly sa obnažia vnútorné dutiny a súčasne sa uvoľní plyn naplnený vo vnútri, aby sa vytvorili bubliny.
Chemický mechanizmus tvorby žiaruvzdorných AZS a bublín
Roztavený žiaruvzdorný materiál AZS obsahuje prvky nečistôt, ktoré sa môžu oxidovať za vzniku plynu, ako je uhlík, síra, karbid zirkónia, nitrid, oxid dusíka atď. Keď sa žiaruvzdorná tehla AZS zahreje na teplotu vyššiu ako 1400 stupňov, tieto prvky nečistôt podstúpia oxidačnú reakciu za vzniku zodpovedajúceho dusíka, oxidu uhoľnatého, oxidu uhličitého, oxidu siričitého a iných plynov.
Keď sa roztavená tehla AZS ochladí a znova zahreje, vo všeobecnosti sa v mieste kontaktu medzi sklenenou kvapalinou a roztavenou tehlou AZS vytvárajú bublinky kyslíka a sekundárne bubliny. Vo všeobecnosti totiž liate tehly AZS obsahujú malé množstvo (<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.
Keď teplota klesá, reakčná rovnica postupuje v kladnom smere, čo vedie k tvorbe Fe3+. Keď teplota stúpa, reakčná rovnica prebieha v opačnom smere (reverzná reakcia), čo vedie k tvorbe O2.
Ďalším dôvodom na tvorbu kyslíka je elektrochemická reakcia medzi taveninou skla a žiaruvzdornou tehlou AZS alebo "vzdialená" elektrochemická reakcia, keď tavenina skla a žiaruvzdorné materiály AZS nie sú v kontakte. Za prenos elektrónov sú zodpovedné ióny alkalických kovov alebo kovov alkalických zemín. Pri tejto reakcii batérie sa ióny kyslíka (O2-) v tavenine skla oxidujú na kyslík (O2).
Tavenina skla je v kontakte s liatou tehlou AZS. Koncentrácia iónov alkalických kovov alebo kovov alkalických zemín v tavenine skla je oveľa väčšia ako v žiaruvzdornom materiáli. Navyše v dôsledku infiltrácie sklenej fázy budú tieto kovové ióny Mn+ difundovať do žiaruvzdorného materiálu. Výsledkom je, že neutralizuje elektróny difundované do žiaruvzdorného materiálu AZS, pričom zachováva elektrickú neutralitu.
