熔鋁爐是將鋁錠或者廢鋁熔化以生產(chǎn)高純鋁或鋁合金的熱工設(shè)備。具有容量大、熱效率較高、操作較易等特點(diǎn)而受到廣泛應(yīng)用。作為鋁加工的重要熱工設(shè)備，熔爐的使用壽命直接影響生產(chǎn)成本和產(chǎn)品質(zhì)量，而其耐火材料內(nèi)襯的好壞直接影響熔爐的使用壽命。在熔爐的渣線以下和爐底部位多使用高鋁磚砌筑。
以往選用熔鋁爐內(nèi)襯高鋁磚時(shí)多關(guān)注制品的常規(guī)指標(biāo)，對(duì)制品的侵蝕性沒(méi)有足夠重視。結(jié)果在實(shí)際使用時(shí)，指標(biāo)優(yōu)秀的制品出現(xiàn)被侵蝕嚴(yán)重的現(xiàn)象，選用了國(guó)外熔鋁爐內(nèi)襯高鋁磚和國(guó)內(nèi)高鋁磚做了對(duì)比，編號(hào)分別為1#，2#。它們的化學(xué)組成見(jiàn)表1。2#試樣的AL2O3含量大于1#試樣的AL2O3含量，SiO2含量小于1#試樣的SiO2含量。
對(duì)1#、2#試樣做物理性能檢測(cè)，見(jiàn)表2。試樣的體積密度和永久線變化相近，但AL2O3含量高的2#試樣的顯氣孔率大于1#試樣的顯氣孔率，耐壓強(qiáng)度也明顯低于1#試樣。
將815℃熔融的鋁水用勺子舀入815℃高鋁磚的杯槽中，金屬液面要在高鋁磚的頂面下約3 mm，然后在815℃的爐溫下保溫72 h。在最初的3 h內(nèi)每隔0.5 h熔池要用耙子扒去在鋁液和耐材界面上形成的氧化物薄膜，扒渣時(shí)要小心不要把鋁液濺到槽外或上沿。耙子用鋼制作，表面涂以石墨、氮化硼或其它防護(hù)層。72 h后，將鋁液表面形成的氧化物清除，并取鋁液試樣用于分析，剩余鋁液倒掉，并將杯槽用纖維擦干凈。然后，槽杯在空氣中冷卻，沿短軸中心線切開(kāi)，觀察金屬的侵蝕和滲透情況。
對(duì)試驗(yàn)后的鋁液做化學(xué)分析，1#試樣中Si增加了0.12％、Fe減少了0.01％，2#試樣中Si增加了3.112％、Fe增加了0.05％。2#試樣試驗(yàn)后鋁液中的si、Fe多于1#試樣，說(shuō)明鋁液與2#試樣的反應(yīng)程度大于與1#試樣的反應(yīng)。將試驗(yàn)中的1#、2#試樣切開(kāi)，1# 試樣表現(xiàn)出了較好的抗鋁液侵蝕性，在凹槽表面有少量的反應(yīng)和粘連，2#則具有較差的抗鋁液侵蝕性，凹槽表面發(fā)生較大的反應(yīng)且鋁液深入到磚的內(nèi)部，同時(shí)還有部分粘連。
從理化性能上看，1#、2#試樣指標(biāo)相差并不是太大，甚至作為與鋁液反應(yīng)的主要物質(zhì)SiO2，2#試樣的含量小于1#試樣的含量，這說(shuō)明SiO2量的多少不完全決定最終鋁液中的Si物質(zhì)的量，它不是影響抗侵蝕性的主要因素。因此，我們又結(jié)合1#、2#試樣顯氣孔率和耐壓強(qiáng)度具有明顯差異的情況，對(duì)1#、2#試樣做了孔徑分析。1#試樣氣孔直徑分布在O.1μm到10μm之間的約占總氣孔的76％，2#試樣占總氣孔的45％。在10μm以上的氣孔中1#試樣大約占21％，2#試樣大約占43％。1#試樣大量的微細(xì)氣孔降低了透氣度，抑制了鋁液向磚內(nèi)部的滲透。而2#試樣由于氣孔較大，鋁液容易滲透磚的內(nèi)部，造成磚的侵蝕較為嚴(yán)重。
對(duì)1#試樣做顯微結(jié)構(gòu)分析，顆粒為特級(jí)礬土，試樣基質(zhì)以礬土細(xì)粉為主，結(jié)合相為網(wǎng)絡(luò)狀莫來(lái)石，內(nèi)部充滿白色含Ba、P物。基質(zhì)中礬土細(xì)粉邊緣與Ba、P反應(yīng)。顆粒與基質(zhì)問(wèn)結(jié)合良好。對(duì)于Ba化合物的存在，我們認(rèn)為是在耐火材料中起到抗?jié)櫇駝┑淖饔谩Ｓ捎?/span>Ba化合物不與鋁液潤(rùn)濕，耐火材料和液態(tài)鋁的潤(rùn)濕也就不會(huì)發(fā)生，這樣就防止了鋁液向磚的滲透，SiO2的還原反應(yīng)也就不會(huì)發(fā)生。