鋁熔煉爐的使用溫度是700～800 ℃。750 ℃時鋁液粘度為0. 104 Pa·s,與20 ℃時水的粘度( 0. 1 Pa·s)很接近，具有極強的滲透性。另外，鋁是很活潑的金屬，容易與高鋁磚中的SiO2等成分反應，造成高鋁磚的損毀。其反應如下 :

3SiO2 ( s) + 4A l( l) = 2A l2O3 ( s) + 3Si

Mg( l) + 2A l( l) + 2SiO2 ( s) =MgO·A l2O3 ( s) + 2Si

反應改變了熔鋁爐高鋁磚的組成，引起的體積變化加速了鋁液向內襯內部的滲透和反應，同時反應生成的Si等物質也污染了鋁液。所以，對比剖析鋁熔煉爐用高鋁磚的抗侵蝕性 ,對開發我國先進的鋁熔煉爐用高鋁磚具有重要意義。

一：試驗選樣

試驗采用了河南新密某公司生產的80特級高鋁磚和登封地區某公司生產的80特級高鋁磚。它們的化學組成見表1。

從表1來看登封地區的80特級高鋁磚A l2O3含量大于新密地區的特級高鋁磚，SiO2含量小于新密地區的的。對新密地區、登封地區高鋁磚做物理性能檢測 ,見表2發現試樣的體積密度和加熱永久線變化率相近 ,但AL2O3含量高的登封高鋁磚的顯氣孔率大于新密地區生產的高鋁磚 ,耐壓強度也明顯低于新密地區磚的。

2 試驗過程

取新密、登封兩個地區直形磚 ( 230 mm)各一塊，用磚鋸在其上開槽，并鑿出一個最大深度 32 mm的弧形凹槽，將試樣放到呈氧化性氣氛的爐子里，以每小時 140 ℃的速度將爐溫升 至 815 ℃。用碳化硅坩堝將鋁合金熔化加熱至 815 ℃，將815℃熔融的鋁合金熔液用勺子舀入815 ℃磚的磚槽中金屬液面要在磚的頂面下約3 mm，然后在815 ℃的爐溫下保溫72h。在最初的3 h內，每隔 0. 5 h,用耙子扒去在鋁液和高鋁磚界面上形成的氧化物薄膜，扒渣時要小心，不要把鋁液濺到槽外或上沿。耙子用鋼制作，表面涂以石墨、氮化硼或其他防護層。72 h后 ,將鋁液表面形成的氧化物清除 ,取部分鋁液試樣進行化學分析 ,剩余鋁液倒掉 ,并將磚槽用纖維擦干凈。然后 ,磚槽在空氣中冷卻 ,沿短軸縱向中心線切開 ,觀察金屬的侵蝕和滲透情況。對比初始鋁液和試驗后鋁液的化學組成 ,判定鋁液對磚槽中硅、鐵的溶解性。

3 結果與討論

對試驗后鋁液的化學分析發現新密地區高鋁磚中鋁液的Si含量增加0.12% Fe減少了0.01%登封地區高鋁磚中Si增加了3. 112%、Fe增加了0. 05%。可見，鋁液與登封地區高鋁磚的反應程度大于新密地區高鋁磚的反應。

從理化性能上看，新密地區高鋁磚、登封地區高鋁磚指標相差并不是太大，甚至作為與鋁液反應的主要物質SiO2，登封地區高鋁磚的含量小于新密地區的含量，這說明SiO2量的多少不完全決定最終鋁液中Si的量，它不是影響抗侵蝕性的主要因素。因此又結合兩個地區高鋁磚顯氣孔率和耐壓強度具有明顯差異的情況 ,對兩個地區高鋁磚做了孔徑分析可看出，新密地區高鋁磚中孔徑在0. 1～10μm 之間的約占總氣孔的76% ,登封地區高鋁磚中的占45%。新密地區磚中> 10μm的氣孔大約占總氣孔的 21% ,登封地區磚的大約占43%。可見新密地區磚中有大量的微細氣孔，降低了磚的試樣斷面形貌而登封地區高鋁磚由于氣孔較大，鋁液容易滲入磚的內部，因此造成磚的侵蝕較為嚴重。

對新密地區高鋁磚做顯微結構分析，發現顆粒為特級礬土，基質以礬土細粉為主結合相為網絡狀莫來石，內部充滿白色含Ba、P物質，基質中礬土細粉邊緣與 Ba、P反應：顆粒與基質間結合良好。對Ba化合物的存在，分析認為是在耐火材料中起到抗潤濕劑的作用。由于Ba化合物不與鋁液潤濕耐火材料和液態鋁的潤濕也就不會發生，這樣就防止了鋁液向磚的滲透，SiO2的還原反應也就不會發生。