Al2O3基耐火材料包括耐火黏土和Al2O3含量高的高純氧化鋁耐火材料，因其耐高溫和良好的抗熔渣侵蝕性被廣泛應(yīng)用于水泥回轉(zhuǎn)窯預(yù)熱器、高爐爐膛和風(fēng)口以及石化工業(yè)反應(yīng)器襯里等。在大型鋼包用高純原料中，剛玉抗酸性和堿性熔渣的性能良好，是一種應(yīng)用十分廣泛的耐火原料。
SiO2－MgO－FeO－CaO－Al2O3 渣對Al2O3基耐火材料的潤濕和侵蝕行為，加熱后固體熔渣逐漸熔化成液態(tài)，同時接觸角減小。最初熔渣沒有完全熔化，并且由于存在固相，熔渣的表面張力相對較高，抑制了Al2O3的溶解。隨著溫度的升高，爐渣的表面張力明顯降低接觸角相應(yīng)減小，然后保持穩(wěn)定。潤濕是引起Al2O3基耐火材料侵蝕的第一步，當(dāng)熔渣熔化成液態(tài)時，加速了Al2O3從基材中的溶解；同時熔渣中的 Mg2＋和Ca2＋會向基材擴散，與Al2O3 發(fā)生反應(yīng)。侵蝕過程概括為三個階段：熔化和潤濕、溶解和擴散、結(jié)晶。良好的潤濕性和 Al2O3在熔渣中的溶解是導(dǎo)致侵蝕的兩個主要因素。
在1400～1550℃的溫度下Al2O3與CaO－Al2O3－SiO2（CAS）熔渣的反應(yīng)。預(yù)計在1400℃時，Al2O3中出現(xiàn)連貫性的CaAl4O7（CA2）反應(yīng)層其后是富含鈉鈣石（C2AS）的邊界層，而在1450℃及更高溫度下或隨著時間增加，CA2與Al2O3反應(yīng)形成 CaAl12O19（CA6）Al2O3侵蝕界面中存在的主要物相是CA6和CA2，它們是由Al2O3基體與熔渣中的CaO直接反應(yīng)形成，或由中間產(chǎn)物Ca2Mg2Al28O46轉(zhuǎn)化而來，CA6 相有利于致密CA2層的沉淀。液相是熔渣滲透的驅(qū)動力，形成的固體氧化物將形成阻礙熔渣進一步滲透的屏障，由于CA6和Al2O3 之間的摩爾體積差異巨大，界面崩解并使熔融的熔渣滲入Al2O3試樣的晶界。在大型鋼包用高純原料中，由于剛玉具備良好的抗酸性和堿性熔渣的性能，因此成為應(yīng)用范圍最廣的耐火材料。
微孔剛玉和板狀剛玉反應(yīng)界面的微觀結(jié)構(gòu)并研究了其抗渣機制。在微孔剛玉周圍觀察到一個連續(xù)的隔離層，因此與板狀剛玉相比，其具有更好的抗渣性；在隔離層中形成CA6和CA2 的柱狀晶體是造成兩者抗渣性不同的主要原因。
由上述研究可知，Al2O3 在 CAS 熔渣中的初期溶解是通過化學(xué)反應(yīng)控制的直接溶解，但很快就轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓴U散控制的間接溶解。隨著溶解的繼續(xù)，形成一個或多個固相例如CA2、CA6 和 C2AS，導(dǎo)致熔渣進一步滲透，從而使間接過程變得更加復(fù)雜。耐火材料由多孔骨料和基質(zhì)構(gòu)成，當(dāng)熔渣與其接觸時，由于基質(zhì)的平均孔徑較大，熔渣會優(yōu)先沿著基質(zhì)中的大孔向材料內(nèi)部滲透。