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熔鍊損耗
鎖定
金屬熔鍊損耗通常是指熔鍊過程中,金屬的揮發、氧化燒損、與爐襯作用的消耗等全部損耗的總和。
- 中文名
- 熔鍊損耗
- 外文名
- meltingloss
- 解決措施
- 制定合理的操作規程等
- 過 程
- 蒸發、氧化和扒渣時帶走液態金屬
- 分 類
- 揮發、氧化損耗等
- 應用領域
- 冶金
熔鍊損耗揮發
在熔鍊過程中,金屬的揮發是難以避免的,特別是一些易揮發元素有時會因揮發損失
過大致使控制成分發生困難;故在熔鍊工藝上應視其情況採取相應措施。揮發損失主要取決於金屬的蒸汽壓;此外,與其濃度和氧化膜性質、熔鍊温度和時間、爐氣性質和壓力、熔鍊設備和爐膛面積等因素也有關。金屬的蒸汽壓隨温度的升高而增加,如圖1:
金屬的蒸汽壓愈大或沸點愈低,揮發損失愈大。提高金屬的熔鍊温度,其蒸汽壓和揮發損失也相應增加。在實際生產中,一般熔鍊温度愈高、時間愈長、易揮發的元素含量愈多、爐膛內氣壓愈低、熔池表面積愈大、覆蓋條件愈差,揮發損失就愈大。鋁、鈹等在熔池表面形成保護性氧化膜,能顯著減少合金中易揮發成分的損失。熔鍊設備對金屬揮發影響較大,一般感應電爐的揮發損失較少,而反射爐的損耗較大。
熔鍊損耗氧化燒損
金屬的氧化燒損,在很大程度上取決於金屬與氧的親和力大小和所形成的氧化膜性質。這個性質又主要取決於氧化物的體積與被氧化的金屬體積之比a,見圖2:
即:
式中:a —體積比例係數;VMeO—金屬表面氧化膜的分子體積;VMe—金屬原子體積。
a大幹1時,金屬表面被緻密和連續的氧化膜所覆蓋,能夠阻止氧原子向內或金屬離子向外擴散,氧化燒損就少。反之,a小於1時,氧化膜呈疏鬆多孔狀,不足以覆蓋住金屬表面,氧原子和金屬離子通過氧化膜的裂縫或空隙的機會就多,氧化燒損就大。
以上情況是對固態金屬而言的。若對高温液態金屬(能形成保護性氧化膜的金屬如鋁、鈹等除外)因與氧化膜的結合較固態時為弱,且有可能由於溶解而遭到破壞;加之銅、鐵、鎳等金屬的氧化物能部分溶解於金屬液中,所以不顯氧化膜的保護作用。熔融金屬中合金元素的氧化燒損,與合金元素對氧的親和力及含量有關,凡與氧的親和力比基體金屬大、表面活性強的元素,必然易於燒損;如銅合金中的鋁、鋯、鈦、硅、錳、鉻、鋅、磷、鉛等,均比銅更易氧化燒損。所以,從各種合金元素對氧的親和力及氧化膜的性質,便可估計出合金元素氧化燒損的趨勢。
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熔鍊損耗其它熔鍊損耗
1、熔融金屬或金屬氧化物與爐襯材料之間的化學作用,造成金屬損耗。例如高温下
鋁與SiO2有如下反應:
4Al+3SiO2→2Al2O3+3Si
2、金屬在熔鍊時,熔融金屬因靜壓力作用可能滲入爐襯縫隙,而導致高温區局部熔化,使渣量及渣中金屬損耗增加,這種情況在新爐開始生產和爐子快損壞時較易出現。此外,機械混入渣中的金屬,以及扒渣、飛濺等也造成金屬損失。
熔鍊損耗降低熔鍊損耗的途徑
2、制定合理的操作規程。易氧化、揮發的合金元素應制成中間合金在最後加入,或在熔劑覆蓋下熔化。裝料時要做到爐料合理分佈,儘量採用高温快速熔化,縮短熔鍊時間。熔鍊黃銅時採用低温加鋅;
3、碎屑散料應制成捆或團使用;
4、正確控制爐温。在保證熔融金屬的流動性及其它工藝要求的條件下,選擇適當的熔鍊温度;
5、爐氣一般以控制微氧化性氣氛較好;
6、選用覆蓋劑可防止金屬氧化和減少揮發損失。
含有鋁、鈹等元素的合金,由於能在熔融金屬表面形成緻密的氧化膜,一般不再加覆蓋劑;但操作中應注意勿使氧化膜遭到破壞;
7、利用脱氧劑使基體金屬的氧化物還原;
8、正確選擇覆蓋劑或熔劑,使具有足夠的流動性和覆蓋能力,同時採取高温扒渣或撈渣等措施,降低渣中金屬損耗;