[科普中国]-渣损失

锌合金是压铸厂商最大的单一消耗物质，在锌合金的熔化过程中金属的流失不可避免地造成生产成本增加，因为生产中不良的控制措施而造成过多的熔渣，会造成生产成本上升。

熔渣损失可用几种不同方法来计算，其中之一是计算（熔渣损失）占购买金属料或添加料的百分比，或者是考虑熔渣损失作为铸件成品产率的函数。

锌合金压铸生产中金属损耗在熔化金属过程中的金属损耗量有几种不同的统计数据。从与压铸厂商的讨论及有关资料来看，在熔化金属时有大约3%到5%的损失，这一数字仅适用于操作管理良好、购买和使用符合化学规范的清洁优质合金及只重熔干净回炉料的熔化过程。

锌熔渣锌压铸合金中的熔渣包括悬浮在液体金属中的金属氧化物和铁-铝金属中间相。熔渣中大多数是“好”（可用）的锌合金，通常占70~80%之间。

铁-铝金属中间相三铝化铁：是在锌压铸合金与（钢）铁材料相接触时形成的。在压铸生产中，因为热室压铸工艺过程所决定，锌合金与铁相接触在所难免。铁-铝中间相在锌压铸合金中熔解度很低，而且其比重较锌合金更低。所以，三铝化铁固体颗粒便从熔融金属液中分离出来，并与金属氧化物一起悬浮在金属液表面，形成“糊状”熔渣。熔渣随时间及熔化金属料量而积累，在锌压铸生产中必须被清除掉。1

熔渣的产生任何将导致氧化，形成铁-铝金属中间相，以及使金属液混杂入熔渣的情形都会负面地影响熔渣产生的数量。金属锭和压铸件毛边应存放在干燥的地方并避免与其它物料相混，应尽量避免在室外存放金属料，使其暴露于外界气候条件中，因为如此做会增加金属料被氧化的程度。在熔化金属锭及毛边料时，产生一定的氧化是不可避免的。但是在添加金属料进金属液池时，应注意使产生的干扰程度最少；也即使金属液池尽可能受最小的扰动。应当在金属液池表面保留一层薄的熔渣层以便减少暴露新鲜金属液于空气的机会，只有当熔渣达到1~2cm厚时才除渣。细小的毛削、毛边及从地面清理而得的废料有很高的表面积/体积比，潮湿/多油的薄件返工料或机加工的废料可能也不值得在压铸生产厂家重熔。以上所列的材料通常应售予锌合金厂或废品金属回收商。但是，如果压铸厂家有大量的细小废料，可以进行一针对性的可行性研究来确定将细小废料进行清洗，干燥并挤压成小块料，再随后重熔是否经济合算。如前所述，压铸合金与（钢）铁部件相接触在熔化及压铸过程中不可避免。溶入锌合金液中的铁可能来自于熔化炉（铁钳锅），压铸机的金属盛料炉，以及鹅颈。因此，浮于合金液表面的表层熔渣中总会有三铝化铁，锌压铸合金对（钢）铁的浸蚀和溶解在很大程度上由温度决定。温度越高，浸蚀程度越大，随后产生的三铝化铁也就越多。正确而恰当地控制金属液温度对降低合金液中溶入的铁量至关重要。锌合金液温度应当保持在450℃以下。熔化炉或蓄料炉的理想温度应当为435℃，而压铸机上的盛料炉温度应低于430℃。对常用的3号合金而言，通常压铸机所用金属液温度在415℃~430℃，其中高温段通常用于生产需要有较佳表面质量的铸件以利于随后的表面电镀或喷漆处理。在熔化/蓄液炉中金属液温度的均匀性也同样重要。如果在铸铁的钳锅中有热点存在（或许是因为加热器所在的位置），铁在此处将会溶解进锌合金液，并在较低温度处（很可能是金属液表面）沉积为三铝化铁。当重熔直横浇道等时，熔炉中的金属液量应足够多，以至加入的回炉料不会使整体液温下降得过多，导致大的温度波动。在进行表面除渣及转运合金液至压铸机上的盛料炉之前，熔融金属液应有一段从15min到20min的时间不受扰动，在这段时间里可使三铝化铁中间相及氧化物薄层浮在合金液表面。在这一静候时间后，应用一盘状带孔的除渣器对合金液进行除渣处理。应较仔细地将除渣器置于熔渣以下轻轻提起，以便液体金属过滤回熔池中。在熔池边缘可轻轻抖动或拍打除渣器的手把，以便夹杂于熔渣中的金属液尽可能地过滤回收进熔池。1

熔渣损失的计算为了妥善地管理熔渣损失，保持准确的金属料平衡记录十分重要。其中包括购买量，生产的铸件重量，及产生的熔渣量。准确的记录可以通过比较不同时间内（或许是每月内）的数据，而及时发现任何熔渣数量的变化。除熔渣损失外，金属的损失还会因加工处理、收发货时重量的误差，不当的库存记录，及其它不可预知的因素所引起。在计算工厂的整体熔渣损失时，这些额外的损失应扣除掉。

熔渣损失可用几种不同方法来计算，其中之一是计算（熔渣损失）占购买金属料或添加料的百分比，或者是考虑熔渣损失作为铸件成品产率的函数。在估计熔渣损失为铸件成品产率的函数时，必须认识到大部份损失来源于重熔毛边料及报废铸件。其主要原因是毛边料比新金属锭有更大的表面积/体积之比。此外，这些重熔料中还会混杂进更多的杂质，特别是包含有从压铸机上盛料池及鹅颈溶解的铁，此两项来源都会产生更多的熔渣。

对新金属锭而言，通常其损失在1%以下，对用干净及干燥的锌锭，损失往往会低至0.3%~0.6%。因为表面积 /体积之比更小，大锌锭比小锌锭的（熔化）损失更小。每10kg的干净、干燥锌锭，在熔化过程的损失通常在0.5%~0.75%，而被腐蚀得较严重的合金锭（于露天存放）将会因其差的表面状况而导致很高的熔渣损失。

铸件重熔（包括直、横浇道、溢流槽、废品铸件）的熔渣损失通常介于2%~5%，熔渣损失率将随回炉料的尺寸变小而增加，因为（小的回炉料）表面积/体积之比较大。熔渣损失超过5%以上通常是因不正常的铁污染所致，而这种不正常的铁污染可能由以下几种因素所致：熔化及保温温度过高，重熔过量的毛边或非常小的飞边料。过量的铁熔解或重熔非常小的毛边料可以导致熔渣损失至10%或更高。1

熔渣的处理即使采取了所有必要的措施来降低熔渣的产生，含有70%~80%有用（好）合金的浮渣仍需要定时从熔炉表面上除去。凝固了的熔渣，压铸厂商可以付一小笔费用，让合金生产厂家代为回收成可用合金，压铸厂商也可自己回收混杂于熔渣中的可用合金。再者，可将其售予废品商，冶炼厂或合金厂。

压铸厂商自行回收可用的压铸合金通常需要有一只专用的冶炼炉，一搅拌器或其它可用来混合熔融金属，以及助熔剂（去渣剂）的装置。用于生产铸件的熔化炉和蓄料炉一般不适宜来处理熔渣，市场上有几种不同的专利助熔剂，可用来将熔渣分离成可用金属，氧化物和金属中间相物。如果使用恰当，其中有些助熔剂将产生很少甚至于不产生烟雾。使用这些无烟或者低烟雾的助熔剂，将降低废气排放，以下是处理浮渣时，使用锌合金助熔剂的通常工序，但建议读者与助熔剂生产厂家直接接洽，以便获得对该特定产品所适宜的特定工艺。1

助熔处理工艺用无烟或低烟助熔剂处理熔渣时，理想的温度范围应在400℃~440℃。如果温度超过440℃，助熔剂将放热（开始燃烧）而产生过量烟雾。在浮渣熔化以后，应充分搅拌熔池，以消除熔渣层及其下面熔融金属液中的过热点，所需用的助熔剂数量要视浮渣的干净程度而定。通常每处理100kg的熔渣需用约0.5~1.5kg的助熔剂。助熔剂应均匀地撒在熔池表面，然后用搅拌器或长柄耙式的工具搅拌（使助熔剂）完全与熔融浮渣相混合，熔渣的尺寸将会逐渐缩小成相对细小的干粉状。要完全、彻底地处理熔渣，也许会使用更多的助熔剂，助熔剂处理后形成的粉状灰渣可以用一多孔的除渣器将其从熔池表面上清除掉。经过处理所得的金属液可以浇铸成铸锭供重熔用或直接转送至熔化炉或保温蓄料炉。无论选择何种方式，回收所得的金属应与新料一起使用，以确保生产铸件时，化学成份符合标准。经助熔剂处理后所产生的粉状灰渣，因其所含可用金属量很少（经过正确处理后一般少于20%），而商业价值很小。

熔化及蓄存锌压铸合金液的过程中产生熔渣是不可避免的，但是通过恰当的控制和管理熔化和铸造工艺过程，可以减少熔渣的形成，从而较大的增加压铸厂商的利润。在生产中采用以下所列步骤可以使压铸生产中由于熔渣损失而带来的金属损耗降低至最小的程度：

（1）购买清洁、未被腐蚀的合金锭。将原料存放在清洁、干燥的地方，对于回炉料，也应同样对待。

（2）通过正确设计及装配压铸模具而降低回炉料的产生量。如此，可以减少或消除毛边和废件的产生。

（3）将潮湿或油沥的毛边料或清扫所得加工废料处理成干净、干燥的料块再重熔。

（4）熔化温度应尽可能的低而均匀，熔化炉及蓄液炉中金属液温不应超过450℃，压铸机上盛料炉中金属液温度不应超过430℃。

（5）至少应每月一次的用手携式温度计检查金属液的温度以确保熔炉测温计的准确性。

（6）在添加新合金锭或回炉料时，应尽量减少对熔池的搅动。

（7）用多孔的除渣器仔细地除浮渣，并在炉池边轻抖或拍击除渣器，以便让混杂入熔渣中的有用合金液回流入池中。

（8）只有必要时才除渣，在熔池表面保留一层浮渣将会减少空气对金属液的氧化。

（9）按助熔剂厂家的推荐工艺进行浮渣处理，以确保获得最大的金属回收率。

（10）应对熔渣的产生做好详细的记录，并定期比较一段时间内产生的熔渣量数据，以便及时发现生产中出现的异常现象。1

本词条内容贡献者为:

陈红 - 副教授 - 西南大学