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多年來，許多研究人員和工廠技術(shù)人員對(duì)鋁熔煉爐爐襯的損壞機(jī)理做了大量的研究、分析和探討，取得了很多成果。其中，從熔煉爐熔池中剛玉瘤的成因出發(fā)，認(rèn)為爐襯的損壞主要是由于鋁與爐襯之間的侵蝕反應(yīng)，即形成以Al2O3、MgAl2O4、Al和少量Si為主的剛玉礦化劑(俗稱剛玉瘤)，引起耐火爐襯體積膨脹，并對(duì)爐襯保持內(nèi)脹，加劇爐襯開裂，造成惡性循環(huán)。嚴(yán)重時(shí)，冶煉爐體鋼結(jié)構(gòu)變形，加速了爐的報(bào)廢。
對(duì)鋁熔煉爐用耐火材料的現(xiàn)狀和發(fā)展也進(jìn)行了分析和研究。指出鈉、鉀、硅等。進(jìn)入熔融鋁會(huì)降低熔融鋁的熔點(diǎn)和粘度，從而促使熔融鋁滲透到耐火材料中，對(duì)耐火材料的內(nèi)襯造成破壞。此外，對(duì)使用新型耐火材料提高鋁熔煉爐使用壽命進(jìn)行了研究，從爐渣腐蝕、溫差劇烈變化、氣相沉積、機(jī)械沖擊和磨損等方面分析了對(duì)爐襯使用壽命的影響。然而，在許多研究中，雖然偶爾會(huì)提到鈉對(duì)爐襯耐火材料的影響，但并沒有作為一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行討論。
由于堿金屬和堿土金屬的存在，熔鋁爐的耐火爐襯會(huì)受到嚴(yán)重侵蝕。下面重點(diǎn)分析堿金屬和堿土金屬元素對(duì)熔鋁爐耐火爐襯的腐蝕機(jī)理。
1.堿土金屬鎂對(duì)耐火爐襯的侵蝕
合金中的熔劑和鎂成分是熔煉爐熔池中堿土金屬鎂的主要來源。鎂的化學(xué)活性很高，對(duì)二氧化硅、三氧化二鐵等有很強(qiáng)的還原能力。在耐火材料中，會(huì)通過以下反應(yīng)對(duì)襯里造成侵蝕：
3Mg Al2O3 3MgO 2Al (1)
3Mg Fe2O3 3MgO 2Fe (2)
2Mg二氧化硅 2MgO硅(3)
此外，鎂具有高蒸氣壓，這使得蒸汽比鋁更容易沿著耐火材料的微觀通道滲透到耐火材料中，并與爐襯中的組分al2o 3、二氧化硅和Fe2O3反應(yīng)，從而侵蝕爐襯。此外，爐襯中被鎂取代的鐵和硅也會(huì)污染合金熔體，影響合金化學(xué)成分的準(zhǔn)確性。
MgO(g) O2 2MgO (4)
2MgO Al2O3 MgAl2O (5)
可以看出，熔化鋁合金時(shí)，爐襯會(huì)受到嚴(yán)重侵蝕。
二是堿金屬鈉、鉀腐蝕耐火爐襯
鈉和鉀的來源主要包括以下幾個(gè)方面：電解鋁液、重熔鋁錠和精煉劑、鋁熔體熔化、精煉和覆蓋所用的覆蓋劑和除渣劑。據(jù)報(bào)道，重熔鋁錠中的鈉含量約為30 10-6，與熔化鋁錠相比，電解鋁液中的鈉含量通常在40 10-6 ~ 50 10-6之間。合金添加劑中熔劑、鋁合金精煉劑、覆蓋劑和造渣劑的主要成分是氯化物和氟化物鹽(氯化鈉、KCl、氟化鈉、KF等)。)的堿金屬和堿土金屬，它們也是鈉和鉀的重要來源.它們都嚴(yán)重影響耐火材料的壽命。鈉和鉀的沸點(diǎn)極低，分別為882.9和760。在鋁合金熔煉過程中，熔鋁爐爐膛的工作溫度高達(dá)800 ~ 1000，最高溫度可達(dá)1200。在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，溶解在鋁熔體中的堿金屬和堿土金屬鈉、鉀和鎂部分蒸發(fā)，形成鎂、鈉和鉀蒸氣。這樣，熔煉爐的爐膛中有許多CO2、一氧化碳、鈉(氣體)、鉀(氣體)和鎂(氣體)。這些氣體和蒸汽通過微觀通道滲入耐火材料內(nèi)部，并與耐火材料結(jié)構(gòu)反應(yīng)形成新的膨脹相，如鉀霞石(含鉀)和霞石(含鈉)，這兩種物質(zhì)都會(huì)破壞耐火材料結(jié)構(gòu)并加速耐火材料內(nèi)襯