锌合金压铸生产中金属损耗的管理

锌合金是压铸厂商最大的单一消耗物质，锌合金压铸件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，有效地控制金属的流失可以在较大程度上增加压铸厂商的赢利。相反，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。

       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（ASTM,CNN ,JIS等）的清洁优质合金及只重熔干净回炉料（压铸件废品／毛边剪边料等）的熔化过程。低的金属损耗量数字是针对生产大型、重铸件的厂家，5％的流失率是指生产小型铸件的厂家，这些压铸厂通常有较高的压铸件毛边回炉料。对于没有规范的金属熔化过程管理的压铸厂家，熔渣损失将会高得多。

1、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一铝金属中间相。熔渣中大多数是“好”（可用）的锌合金，通常占70%--80％之间。铁一铝金属中间相FeA13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。铁一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，FeA13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，锌合金压铸件形成“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。

2、熔渣的产生

       任何将导致氧化，形成铁一铝金属中间相，以及使金属液混杂人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。溶人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FeA13,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FeA13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人的铁量至关重要。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FeA13。当重熔直横浇道等时，熔炉中的金属液量应足够多，以至加人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15-20min的时间不受扰动，在这段时间里可使FeA13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。

3、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，锌合金压铸件生产的铸件重量，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（例如Teckmire或类似压铸机生产的铸件）。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。

       通过选择恰当的新、回炉料的损失率，压铸生产中整体熔渣损失可以由与铸件成品产率有关的公式来计算。铸件成品产率的定义是经打磨去毛边的净铸件重量与铸坯件重量之间的百分比，例如一铸坯重为1kg,而铸件是400g，那么铸件成品率便是40%，整体熔渣损失随铸件产率而变化。这是因为铸件成品率决定了加人熔炉中的新料／飞边料之比。以下是计算整体熔渣损失为铸件净重量（铸件产率）之百分比的方法。

      因为熔渣损失被算作是铸件成品率的百分比，所有公式将使用净铸件重量（NCW)，金属流动图如图1所示。 图片

净铸件重量（NCW)＝铸坯重量x铸件成品率或NCW=TSWxY或TSW=NCW/Y返回熔炉的回炉料量便是铸坯重量减去净铸件重量，可表达为：(NCW/Y)-NCW 。

       使用这一公式，重熔飞（毛）边料而造成的溶渣损失便可以表达为铸件成品率的函数。重熔料的损失率，可以通过实验来决定，或者可以从以上所述的范围值内选定。

      例如，假设重熔料的损失率为LR（百分数），重熔时熔渣损失量便可由以下公式所决定：重熔时熔渣损失＝LRX[(NCW/Y)-NCW整体熔渣损失包括回炉料熔渣损失（回炉料损失(LR）加上新料损失（LN)之和。如果熔化新料时熔渣损失（百分比）由（LN)来表示，那么：

    NMW=NCW＋回炉料损失＋+Ln(NMW）或NMW=(NCW＋回炉料损失）/(1-Ln)

    熔化新料时的熔渣损失则等于：与(NCW＋回炉料损失）/(1-Ln）

      如果铸件的净重为100kg，锌合金压铸件整体熔渣损失表达成净铸件重量的百分比可以由以下公式直接计算而得：

回炉料损失＝Ln[(100)/Y-100]

新料损失＝Ln(100＋重熔损失）/(1-Ln）