含鈦熔渣中的鈦以多種形態(tài)存在。TiO2在還原過(guò)程中可以生成Ti2O3、Ti3O5、TiO、TiC、TiN及固溶體Ti（C、N）和Ti（N、C）。隨著渣中TiC、TiN的增加，熔渣的粘度呈指數(shù)函數(shù)上升。含鈦熔渣具有特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，對(duì)耐火材料的作用規(guī)律也不同于普通高溫冶金熔渣。有含鈦熔渣的研究很多，但對(duì)含鈦熔渣與鎂碳質(zhì)耐火材料間的相互作用研究很少。
實(shí)驗(yàn)用熔渣以攀枝花鋼鐵公司和重慶鋼鐵公司高爐現(xiàn)場(chǎng)渣加少量化學(xué)試劑配制，并熔煉成3~5mm的渣粒待用。渣的化學(xué)組成見(jiàn)表1.
耐火材料采用河南某公司生產(chǎn)加工得到復(fù)合試驗(yàn)要求的柱狀試樣，將表面磨平后測(cè)定其尺寸。耐火材料試樣的化學(xué)組成及物理性能指標(biāo)見(jiàn)表2
侵蝕實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)浸漬法和動(dòng)態(tài)浸漬法兩種。靜態(tài)浸漬法：測(cè)量試樣尺寸，配置實(shí)驗(yàn)用渣。把盛有渣的坩堝放入爐內(nèi)，待爐溫升到實(shí)驗(yàn)溫度且渣粒完全熔化后，把試樣按設(shè)計(jì)深度浸入熔渣內(nèi)并開(kāi)始計(jì)時(shí)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后迅速取出試樣并去掉其表面的殘?jiān)�，冷卻后測(cè)定侵蝕層厚度（mm），計(jì)算出試樣侵蝕部分面積，作為測(cè)定侵蝕層厚度（mm），計(jì)算出試樣侵蝕部分面積，作為侵蝕速率（mm2·min-1）。然后，從試樣不同部位取樣進(jìn)行觀察和分析。
熔渣中TiO2含量對(duì)侵蝕速率的影響。無(wú)論是在靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)條件下，試樣的侵蝕速率都隨渣中TiO2含量的增加而增大。但是，當(dāng)TiO2含量超過(guò)21.97達(dá)到30%時(shí)，侵蝕速率有所下降。
當(dāng)熔渣中TiO2含量增加，渣的氧化能力增強(qiáng)耐火材料的脫碳反應(yīng)速度提高，侵蝕速率增大。同時(shí)，脫碳后耐火材料的孔隙增加，這又進(jìn)一步加速了耐火材料的侵蝕。
當(dāng)TiO2含量達(dá)到30%左右時(shí)，由于熔渣中TiO2含量過(guò)高時(shí)，熔渣的熔化性溫度升高，熔渣變稠。熔渣粘度提高的根本原因是TiO2在還原過(guò)程中產(chǎn)生一系列低價(jià)鈦氧化物及TiC、TiN及它們的固溶體Ti（C，N）和Ti（N、C）。鈦氧化物還原度增加，熔渣的粘度呈近似指數(shù)函數(shù)急劇升高。
動(dòng)態(tài)浸漬時(shí)，耐火材料的侵蝕速率比靜態(tài)浸漬時(shí)高20%~30%。這是因?yàn)閯?dòng)態(tài)浸漬時(shí)耐火材料表面渣膜的流動(dòng)和更新加速，從而加快了熔渣與耐火材料的化學(xué)反應(yīng)，使耐火材料的侵蝕加重。
侵蝕后的試樣可以分為中心層、過(guò)渡層和變質(zhì)層，其中變質(zhì)層反應(yīng)了耐火材料被熔渣侵蝕的程度和狀況�？梢钥闯鲎冑|(zhì)層中出現(xiàn)了少量金屬鐵、大量的渣相氧化物組分和TiC。這說(shuō)明，渣相已侵入試樣內(nèi)部并且產(chǎn)生了侵蝕反應(yīng)。碳氧化形成的新的孔隙或缺陷進(jìn)一步加大了熔渣氧化物和反應(yīng)產(chǎn)物的擴(kuò)散通道，加速了熔渣的侵入和對(duì)耐火材料的侵蝕，最終破壞耐火材料的結(jié)構(gòu)和組織，形成變質(zhì)層而使耐火材料損毀。可以看出：中心部位的脫碳量較小，石墨碳較均勻地分布在MgO基質(zhì)中，但由于高溫作用，耐火材料機(jī)構(gòu)受到一定成都的破壞，顆粒變得粗大一些：過(guò)渡層脫碳程度增大，碳含量相比中心部位燒，而且分布不均勻：變質(zhì)層，由于容站滲入和反應(yīng)，碳大部分已被氧化，并形成了多種新物相。由此可見(jiàn)，侵蝕后試樣的碳含量是按中心→過(guò)渡層→變質(zhì)層的順序逐漸減少的，反應(yīng)出脫碳反應(yīng)在耐火材料侵蝕過(guò)程中的重要作用。在熔渣中侵蝕后變質(zhì)層分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生新的物相中，高熔點(diǎn)相有TiC（3020℃）、CaO·TiO2（1970℃）和MgAL2O4（2125℃），熔點(diǎn)較低的有FeO·SiO2（1205℃）和Fe3C（1227℃）
耐火材料侵蝕反應(yīng)主要在渣和耐火材料界面進(jìn)行，高熔點(diǎn)物形成后，會(huì)大大降低耐火材料表面渣膜的流動(dòng)性和物質(zhì)的擴(kuò)散能力，因此能降低熔渣對(duì)耐火材料的侵蝕速度。但由于高熔點(diǎn)物相與原物相在膨脹系數(shù)上存在差異，溫度變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，破壞耐火材料的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)。低熔點(diǎn)的物相將熔入渣相，使耐火材料內(nèi)部形成更多的通道，并使原有通道相互貫通，這反過(guò)來(lái)又使渣相的侵入更加嚴(yán)重。
結(jié)語(yǔ)：鎂碳質(zhì)耐火材料在含鈦渣中的侵蝕受熔渣中TiO2含量的影響十分明顯。當(dāng)熔渣中TiO2含量為2.4%~21.97%時(shí)，隨著渣中TiO2含量的增加，耐火材料的侵蝕速率增大：當(dāng)TiO2含量超過(guò)30%時(shí)，由于TiC、CaO·TiO2等高熔點(diǎn)物相的形成，熔渣變稠，物質(zhì)擴(kuò)散速度降低，耐火材料的侵蝕速率降低。
鎂碳質(zhì)耐火材料在含鈦熔渣中的侵蝕機(jī)理可表述為；熔渣與耐火材料接觸并發(fā)生作用，熔渣中TiO2、FeO等氧化物使耐火材料氧化脫碳并且形成低熔物：脫碳及低熔物的熔出使耐火材料孔隙和通道增多，這反過(guò)來(lái)又使熔渣滲入耐火材料內(nèi)部的速度加快，加速了對(duì)耐火材料的侵蝕，造成耐火材料組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而損毀。