數(shù)年來，很多科研人員和工廠技術(shù)員對鋁熔煉爐內(nèi)襯破損機理進(jìn)行了大量的的科研、解析與討論，獲得了大量的成效。當(dāng)中有從熔化爐熔池剛玉瘤的原因著手，提出爐襯破損主要是鋁與爐襯之間的侵蝕反應(yīng)所導(dǎo)致的，即主要成分為Al2O3、MgAl2O4、Al及少量Si組成的剛玉礦化物（又稱剛玉瘤）的產(chǎn)生，導(dǎo)致了耐火材料內(nèi)襯的體積膨脹，并持續(xù)向爐襯內(nèi)部擴(kuò)展，使?fàn)t襯裂痕加劇，導(dǎo)致惡性循環(huán)。比較嚴(yán)重時導(dǎo)致熔煉爐爐體鋼結(jié)構(gòu)變形，加快爐子報廢。

也有對鋁熔煉爐用耐火材料的現(xiàn)狀分析和發(fā)展進(jìn)行了解析科研，提出Na、K、Si等進(jìn)入到鋁液，會減少鋁液的熔點與黏度，進(jìn)而促使鋁液向耐火材料滲透，對耐火材料內(nèi)襯導(dǎo)致危害。也有科研了使用新型耐火材料提高鋁熔煉爐使用期限，并從渣腐蝕功能、溫度差強烈變化功能、氣相沉積作用和機械沖擊與損壞功能等方面解析了對爐襯壽命的影響。但是，縱觀眾多科研，雖然偶爾也有提到Na對爐襯耐火材料的影響，但均沒有作為重點加以論述。

鑒于堿金屬和堿土金屬的普遍存在，會對熔鋁爐耐火材料內(nèi)襯導(dǎo)致比較嚴(yán)重的侵蝕。下面將重點解析堿金屬和堿土金屬元素對熔鋁爐耐火材料內(nèi)襯的腐蝕機理。

一、堿土金屬Mg對耐火材料內(nèi)襯的侵蝕

熔劑與合金中的Mg組元是熔煉爐熔池中堿土金屬Mg的主要來源。Mg的化學(xué)活性很高，對耐火材料中的SiO2、Fe2O3等有很強的還原能力，可以通過下面反應(yīng)產(chǎn)生對內(nèi)襯的侵蝕：

3Mg+Al2O3→3MgO+2Al（1）

3Mg+Fe2O3→3MgO+2Fe（2）

2Mg+SiO2→2MgO+Si（3）

此外，Mg有很高的蒸汽壓，使蒸汽比Al更容易沿著耐火材料的微觀通道滲入耐火材料，并與內(nèi)襯中的組分Al2O3、SiO2和Fe2O3發(fā)生反應(yīng)，侵蝕爐襯。此外，Mg元素從爐襯中置換出的Fe和Si也將會對合金熔體導(dǎo)致污染，影響合金化學(xué)成分的準(zhǔn)確性。

MgO（g）+O2→2MgO（4）

2MgO+Al2O3→MgAl2O（5）

由此可以看出，在熔煉鋁合金時，將會對爐襯產(chǎn)生很嚴(yán)重的侵蝕。

二、堿金屬Na和K對耐火材料內(nèi)襯的侵蝕

Na和K的來源主要有下面幾個方面：電解鋁液、重熔鋁錠和鋁熔體熔煉、精煉和覆蓋過程中所使用的精煉劑、覆蓋劑和清渣劑等。據(jù)報道，重熔鋁錠中的Na含量約為30×10-6，電解鋁液中的Na含量比重熔鋁錠高通常在40×10-6～50×10--6 范圍內(nèi)。合金添加劑中的助熔劑、鋁合金精煉劑、覆蓋劑及打渣劑的主要成分均為堿金屬和堿土金屬的氯鹽、氟鹽 （NaCl、KCl、NaF、KF，等），也是 Na和K的重要來源。它們都會對耐火材料壽命產(chǎn)生嚴(yán)重影響Na和 K的沸點極低，分別為882.9℃和760℃。在鋁合金熔煉過程中，熔鋁爐的爐膛工作溫度高達(dá)800～1000℃，最高可達(dá)1200℃。在這個溫度范圍，溶解于鋁熔體中的堿金屬和堿土金屬 Na、K、Mg部分蒸發(fā)形成Mg、Na、K蒸汽。如此，在熔 煉爐爐膛內(nèi)就會存在許多CO2、CO、Na （氣）、K （氣） 和Mg （氣），這些氣體和蒸汽通過耐火材料的微觀通道向其內(nèi)部滲透，并與耐火材料組織產(chǎn)生反應(yīng)，形成新的膨脹相，如鉀霞石（含鉀）和霞石（含鈉），兩者都會對耐火材料結(jié)構(gòu)造成損害，加速耐火材料內(nèi)襯的失效。