鋁合金熔化爐所用耐火材料的主要成分有Al?O?、SiO?、MgO,常用的金屬材料為鑄鐵。鋁合金溶解過程中與爐襯材料的作用主要表現在鋁合金的浸漬、氧化還原反應以及剛玉瘤的形成與溶解。
黏土防火磚約含有60%的SiO?,是制作鋁合金熔化爐廣泛使用的爐襯材料。經熱力學計算得知,在很寬的溫度范圍內鋁可以還原硅。鋁與SiO?的反應速度取決于鋁離子氧化的擴散速度。在化學反應過程中,鋁合金溶液可充分潤濕氧化相,促使鋁合金液滲透到不致密的爐襯中。
鋁合金液體對熔化爐爐襯的浸漬和對SiO?的反應,使爐襯內產生很大的機械應力,會引起爐襯的破壞,其反應產物—非金屬固態(tài)摻雜物污染了鋁合金。
非金屬固態(tài)摻雜物和爐渣,也會與爐襯產生作用生成渣瘤或爐瘤。爐瘤由氧化物Al?O?、SiO?、MgO組成。是一種堅實的固態(tài)聚集物。
使用鑄鐵、鑄鋼或鋼板焊制而成的坩堝,由于鐵的熔化分解,鋁液中的鐵含量增加,溫度越高,鐵在鋁液中的溶解度越大。
如果鋁液長時間處于高溫下,AI-SI合金中的含鐵量可達1%以上。合金中出現了大量的初生脆性相,甚至會出現冰糖斷口。鋁液中的鐵元素還來源于鐵銹及爐料中帶來的鐵屑、鐵質過濾片、芯骨等。鐵對大多數鋁合金均系雜質,能惡化合金的使用性和工藝性。