Erosionen av aluminiumsilikat eldfasta ämnen genom smält aluminium, såsom i aluminiumsmältugnar och håller ugnar, resulterar vanligtvis i bildning av aluminiumoxidavlagringar på eldfasta. Graden av erosion ökas i närvaro av alkali och i en reducerande atmosfär. Detta är relaterat till omvandlingen av aluminiumoxid tegelstenar till natriumaluminat, vilket ökar bildningens kinetik i en reducerande atmosfär, vilket främjar bildningen av aluminiumnitrid. I smältugnar och hållsugnar kan alkali komma från metallladdningen.
I aluminiumsmältugnar och hållsugnar kommer aluminiumsilikat eldfastheter i kontakt med flytande aluminium, vilket vanligtvis resulterar i bildning av bundna gränssnittsavlagringar som huvudsakligen innehåller aluminiumoxid, varav de flesta är resultatet av reaktionen av aluminium med oxider i det förödande, särskilt med silikondioxid, med följande reaktionsformulering:
4Al +3 SiO2 → 2Al2o 3+3 Si
Reaktionens kinetik minskar snabbt efter att insättningen visas. Det dras slutsatsen att denna insättning blir en barriär för aluminiumpenetration i det eldfasta materialet och närvaron av alkali i en reducerande atmosfär kommer att öka kinetiken i denna insättning. Det finns två källor till alkaliska natriumoxider; I aluminiumgöt som produceras av den elektrolytiska cellen eller i det eldfasta materialet. I det senare fallet kan den aktiva närvaron av Na2O inte bekräftas. Å andra sidan har de relevanta aspekterna av den reducerande atmosfären ännu inte förklarats.
Den huvudsakliga experimentet för denna tid är reaktionen av aluminiumsilikat eldfast material på aluminiumkorrosion orsakade av alkali och reducerar atmosfären, och bestämningen av de möjliga effekterna av höga aluminium -refraktiva castables (70% Al2O3) med aluminiumfluorid (Alf3) som ett inverkan på detta korrosion när det finns det nuvarande inlidande materialet. Denna produkt är en representant för amorfa eldfasta material utan infiltrationstillsatser och används i industrin som aluminiumisoleringsugnar och aluminiumsmältugnfoder.
Testtemperaturen bestäms enligt driftstemperaturen för aluminiumhållningsugnen och aluminiumsmältugnen. Temperaturen på platsen i kontakt med metallen når 850 grader, och temperaturen vid flamstrålningsdelen når 1200 grader ~ 1500 grader. Erosionstestet av industriella eldfasta kastables med hög aluminium med aluminiumfluorid (ALF3) som ett icke-vätande medel förklaras, och korrosionen orsakad av aluminium och rollen för basoxider som finns i det eldfasta slutligen sluts.
Det verkar som att, särskilt i närvaro av en reducerande atmosfär, betaalumina är den aktiva fasen i den eldfasta i kontakt med flytande aluminium. Ur en termodynamisk synvinkel leder verkan av -alumina på flytande aluminium till bildandet av metalliskt natrium, och reaktionsekvationen är följande:
6naal11o 17+2 Al → 6na +34 Al2o3 (2)
När syretrycket är högre än {{0}} ATM kommer det metalliska natrium som produceras i aluminiumlösningen (ANA ~ 0,1) att oxideras och reaktionen är som följer:
2na +1/2o2 → na2o (3)
När syretrycket är lägre än 10-19 ATM, måste närvaron av Na2O vara relaterad till verkan av eldfasta oxider (särskilt i kiseldioxid) på metall natrium, och reaktionsekvationen är som följer:
4NA+SiO2 → 2NA2O+SI (4)
Å andra sidan, i närvaro av Alf3, kan metalliskt natrium också produceras, och reaktionsekvationen är som följer:
6naal11o 17+2 Alf3 → 6naf +34 Al2o3 (5)
3NAF+AL → 3NA+ALF3 (6)
Genom analys, när den flytande elektrolyten finns vid en temperatur högre än 888 grader, kan reaktionsekvationer (5) och (6) producera metalliskt natrium, vilket bidrar till utbytet mellan reaktanterna. Under sådana förhållanden förväntas eldfasta kastbara ämnen få en högre Na2O -genereringskinetik, så om den senare innehåller ALF3 som ett vätmedel kommer aluminium att korrodera det eldfasta materialet snabbare. Gränssnittsavsättningen innehåller huvudsakligen korund (A-AL2O3) och innehåller också aluminium (AL) och aluminiumnitrid (ALN). Det tros att aluminiumnitrid som finns i insättningen kan delta i denna korrosionsprocess. Deltagandet av aluminiumnitrid överensstämmer med analysen av reaktionsprodukter som erhållits mellan aluminium- och natriumkarbonat i luft och kväve. Det identifierades att huvudreaktionsprodukten erhållen vid 900 grader är natriumaluminat (Naalo2), som finns i form av hydrat (Naalo2 · 3H2O). Den specifika tyngdkraften för natriumaluminat är 2,69 g/cm³, medan den för aluminiumoxid är 3,96 g/cm³. Därför bör den skyddande aluminiumavsättningen åtföljas av en volymökning när den omvandlas till natriumaluminat. Ökningen i volym underlättar bildningen av sprickor, vilket underlättar penetrationen av aluminium och gör det eldfasta materialet mottagligt för erosion.
