一:降低高鋁磚的孔徑以防止鋁液的滲入—物理方法
傳統高鋁磚的平均孔徑約為22μm,鋁液容易由孔隙滲透進入磚的內部,并和高鋁磚中的氧化硅反應,增加鋁液中si的含量。為了抑制滲透反應,必須降低高鋁磚的孔徑。
液態鋁對高鋁磚的滲透是一種毛細管現象,用開爾文公式可以計算出熔體向高鋁磚滲透的深度:
其中,d為氣孔直徑,r為鋁熔體表面張力,θ為鋁熔體與高鋁磚表面的潤濕角,田為鋁熔體粘度,t為熔融時間。
二:選用適當抗潤濕劑,抑制和鋁液的潤濕—化學方法
鋁液侵蝕高鋁磚的主要原因是鋁液容易滲入高鋁磚,引起高鋁磚中氧化物組分的還原。若潤 濕角大于90度,高鋁磚和鋁液的潤濕就不會發生。也不會發生化學反應。所以在高鋁磚工作面上涂抹一層不與鋁潤濕的組分或者在高鋁磚生產過程中添加抗潤濕劑可以提高高鋁磚內襯對鋁液的抗侵蝕性。
除了碳化物(碳化硅)、硼化物以及氮化物外,大部分氧化物很容易被鋁還原產生潤濕。表1列出了耐火材料的氧化物和液態鋁之間的反應自由能。
根據改進措施,必須有合適的添加劑和結合劑以及合適的燒成溫度。合適的添加劑在高鋁磚中起到抗潤濕劑作用,可以阻止鋁液向高鋁磚內部的滲透,減少鋁液與高鋁磚的反應。結合劑能改善制品的機械強度,在燒成和使用過程中可以形成具有較好抗損毀性的組織結構。