鋁合金熔化爐在使用2年多后，發(fā)現(xiàn)在熔池側(cè)墻上出現(xiàn)了較為嚴重的剛玉瘤，特別是鋁液液面、熔池側(cè)墻及爐氣三相( 液、固、氣) 交界處尤為嚴重。對剛玉瘤取樣進行了檢測。從檢測結果來看，剛玉瘤中AL2O3的質(zhì)量分數(shù)為94%，遠遠高于爐襯耐火澆注料原有AL2O3的含量，說明爐襯耐火材料在使用過程中確實發(fā)生了剛玉化過程。

一、剛玉瘤成因分析

鋁合金中的鋁及合金元素會與爐襯耐火材料中的Fe2O3、TiO2、Cr2O3 等雜質(zhì)以及游離SiO2 發(fā)生以下化學反應:

4Al + 3SiO2一3Si + 2Al2O3，( 1)

2Mg + SiO2一Si + 2MgO，( 2)

 6Al + 3Fe2O3一6Fe + 3Al2O3，( 3)

 6Al + 3Cr2O3一6Cr + 3Al2O3，( 4)

3Mg + Fe2O3一2Fe + 3MgO，( 5)

3Mg + Cr2O3一2Cr + 3MgO，( 6)

 MgO + Al2O3一MgO·Al2O3  ( 7)

反應形成的剛玉相最初形成于爐襯表面，但隨著反應的進行會逐漸向爐襯內(nèi)部蔓延，并與耐火材料緊密結合。反應( 1) 、( 2) 會導致鋁液中增硅，提高鋁液的流動性，使鋁液更容易滲入爐襯耐火材料中，從而加劇剛玉相的生成反應。反應( 7) 為鎂鋁尖晶石形成反應，反應過程伴有體積膨脹，會使爐襯表面剝落，進一步加劇侵蝕過程。

二、鋁液表面的氧化

在鋁液液面、熔池側(cè)墻及爐氣三相(液、固、氣) 交界處，鋁液因接觸空氣而首先被氧化，形成膨松物。同時，由于爐襯材料中微小裂紋的存在，液面以下的鋁液會在毛細管作用下沿爐墻向膨松物內(nèi)部滲透，再經(jīng)氧化形成剛玉相。這個過程持續(xù)進行，剛玉相不斷成長結瘤，且極易粘附在爐墻上。這種結瘤如果僅僅粘附在爐襯表面，則較容易清除，但如果蔓延到耐火材料內(nèi)部則很難清除。

三、結語

鋁合金熔化爐爐襯耐火材料的損毀過程是一個極其復雜的物理化學過程，取決于多方面的原因，歸納起來有: 機械沖擊與磨損，鋁及合金元素與耐火材料間的化學反應，爐內(nèi)溫度及壓力超高，助熔劑及清渣劑中鹽類的影響，清渣操作不到位。選擇合適的耐火材料并及時清渣，是減輕鋁合金熔化爐爐襯耐火材料損毀的最重要因素