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1、压铸锌合金熔炼及其渣的处理 一、熔炼过程的物理、化学现象 合金熔炼是压铸过程的一个重要环节，熔炼过程不仅是为了获得熔融的金属液，更重要的是得到化学成分符合规定，能使压铸件得到良好的结晶组织以及气体、夹杂物都很小的金属液。在熔炼过程中，金属与气体的相互作用和金属液与坩埚的相互作用使组分发生变化，产生夹杂物和吸气。所以制订正确的熔化工艺规程，并严格执行，是获得高质量铸件的重要保证。1. 金属与气体的相互作用在熔炼过程中，遇到的气体有氢（H 2）、氧（O 2）、水汽（H 2O）、氮（N 2）、CO 2、CO 等，这些气体或是溶于金属液中，或是与其发生化学作用。 2. 气体的来源气体主要由原料中来，也
2、可以从炉气、炉衬、原材料、熔剂、工具等途径进入合金液中。3. 金属与坩埚的相互作用当熔炼温度过高时，铁质坩埚与锌液反应加快，坩埚表面发生铁的氧化反应生成 Fe2O3等氧化物；此外铁元素还会与锌液反应生成 FeZn13化合物（锌渣），溶解在锌液中。铁坩埚壁厚不断减薄直到报废。二、熔炼温度控制 1. 压铸温度压铸用的锌合金熔点为 382386，合适的温度控制是锌合金成分控制的一个重要因素。为保证合金液良好的流动性充填型腔，压铸机锌锅内金属液温度为 415430，薄壁件、复杂件压铸温度可取上限；厚壁件、简单件可取下限。中央熔炼炉内金属液温度为 430450。进入鹅颈管的金属液温度与锌锅内的温度基本一
3、样。通过控制锌锅金属液温度就能对浇注温度进行准确的控制。并做到： 金属液为不含氧化物的干净液体； 浇注温度不波动。温度过高的害处： 铝、镁元素烧损。 金属氧化速度加快，烧损量增加，锌渣增加。 热膨胀作用会发生卡死锤头现象。 铸铁坩埚中铁元素熔入合金更多，高温下锌与铁反应加快。会形成铁-铝金属间化合物的硬颗粒，使锤头、鹅颈过度磨损。 燃料消耗相应增加。温度过低：合金流动性差，不利于成形，影响压铸件表面质量。现在的压铸机熔锅或熔炉都配备温度测控系统，日常工作中主要是定时检查以保证测温仪器的准确性，定期用便携式测温器（温度表）实测熔炉实际温度，予以校正。 有经验的压铸工会用肉眼观察熔液，若刮渣后觉得
4、熔液不太粘稠，也较清亮，起渣不是很快，说明温度合适；熔液过于粘稠，则说明温度偏低；刮渣后液面很快泛出一层白霜，起渣过快，说明温度偏高，应及时调整。2. 如何保持温度的稳定 最佳方法之一：采用中央熔炼炉，压铸机熔炉作保温炉，从而避免在锌锅中直接加锌锭熔化时造成大幅度温度变化。集中熔炼能保证合金成分稳定。 最佳方法之二：采用先进的金属液自动送料系统，能够保持稳定的供料速度、合金液的温度及锌锅液面高度。 如果目前生产条件是在锌锅中直接加料，建议将一次加入整条合金锭改为多次加入小块合金锭，可减少因加料引起的温度变化幅度。三、锌渣的产生及控制通过熔炼合金从固态变为液态，这是一个复杂的物理、化学过程。气体
5、与熔融金属发生化学反应，其中氧的反应最为强烈，合金表面被氧化而产生一定量的浮渣。浮渣中含有氧化物和铁、锌、铝金属间化合物，从熔体表面刮下的浮渣中通常含有 90%左右的锌合金。锌渣形成的反应速度随熔炼温度上升成指数增加。正常情况下，原始锌合金锭的产渣量低于 1%，在 0.30.5%范围内；而重熔水口、废工件等产渣量通常在 25%之间。1. 锌渣量的控制 严格控制熔炼温度，温度越高，锌渣越多。 尽可能避免锌锅中合金液的搅动，任何方式的搅动都会导致更多的合金液与空气中氧原子的接触，从而形成更多的浮渣。 不要过于频繁的扒渣。当熔融的合金暴露于空气中都会发生氧化，形成浮渣，保留炉面一层薄的浮渣有利于锅中
6、液体不进一步氧化。 扒渣时，使用一个多孔（6 mm）盘形扒渣耙，轻轻从浮渣下面刮过，尽可能避免合金液搅动，将刮出的渣盛起，扒渣耙在锌锅边轻轻磕打，使金属液流回锌锅中。2. 锌渣的处理 卖回原料供应商或专门处理厂，因为自行处理可能成本更高。 压铸厂自行处理。需要有单独的熔炉，锌渣重熔温度在 420440范围内。同时加入助熔剂。熔炼 100 公斤渣，需加入 0.51.5 公斤助熔剂，先均匀散发在金属液面，随后用搅拌器将其均匀混入熔融金属中（约需 24 分钟），保温 5 分钟后，表面产生一层更似泥土类的东西，将其刮掉。四、水口料、废件重熔水口料、废料、垃圾位、报废工件等，不宜直接放入压铸机锌锅内重熔
7、。原因是这些水口料表面在压铸成形过程中发生氧化，其氧化锌的含量远远超过原始合金锭，当这些水口料在锌锅中重熔时，由于氧化锌在高温条件下呈粘稠状态，将其从锌锅取出时，会带走大量的合金成分。把水口料等另外重熔，是为了将氧化锌和液体合金中有效的分离开，熔炼中须加入一些溶剂，铸成锭后使用。五、电镀废料重熔电镀废料应同无电镀废料分开熔炼，因为电镀废料中含铜、镍、铬等金属是不溶于锌的，留在锌合金中会以坚硬的颗粒物存在，带来抛光和机加工的困难。电镀废料重熔中注意将镀层物质与锌合金分开，先将电镀废料放入到装有锌合金熔体的坩埚中，这时不要搅动熔体，也不要加入熔剂，利用镀层物质熔点高，镀层不会熔入合金中，而会在最初
8、一段时间内浮在熔液表面，当全部熔化后，让坩埚静置 15 20 分钟，看表面是否还会有浮渣出现，把浮渣刮干净。经过这一道工序后，再看是否有必要加精炼剂。六、熔炼操作中注意事项1. 坩埚：使用前必须进行清理，去除表面的油污、铁锈、熔渣和氧化物等。为防止铸铁坩埚中铁元素溶解于合金中，坩埚应预热到 150 200，在工作表面上喷一层涂料，再加热到 200300，彻底去除涂料中水份。2. 工具：熔炼工具在使用前应清除表面脏物，与金属接触的部份，必须预热并刷上涂料。工具不能沾有水分，否则引起熔液飞溅及爆炸。3. 合金料：熔炼前要清理干净并预热，去除表面吸附的水分。为了控制合金成分，建议采用 2/3 的新料
9、与 1/3 的回炉料搭配使用。4. 熔炼温度绝对不能超过 450。5. 及时清理锌锅中液面上的浮渣，及时补充锌料，保持熔液面正常的高度（不低于坩埚面 30 mm），因为过多的浮渣和过低的液面都容易造成料渣进入鹅颈司筒，拉伤钢呤、锤头和司筒本身，导致卡死锤头、鹅颈和锤头报废。6. 熔液上面的浮渣用扒渣耙平静地搅动，使之集聚以便取出。1 中国压铸市场基本概况2005 年全国压铸件产量 864200 吨，2006 年预计突破 100 万吨大关，这只是狭义的高压压铸。按广义的压铸范畴，即包括低压铸造和挤压铸造等各种压力下铸造成型工艺，其总产量可达 140 万吨。2006 年，“十一五”规划的第一年，社
10、会经济发展势头良好。中国汽车工业协会统计，2006 年上半年全国汽车产量 363.03 万辆,同比增长 28.94%;销售 353.52 万辆,同比增长 26.71%。海关总署公布，上半年汽车及零部件出口113.27 亿美元，同比增长 44.32%。2006 年国内生产总值预期增长 8，而上半年实际增长 10.9。压铸业仍将保持稳步发展。研究中国压铸市场必先了解相关的经济环境。从上游来看,2005 年全国原铝产量 781 万吨、锌产量 217 万吨、镁产量 46.96 万吨、铜产量 258 万吨。有色金属生产持续增长，为压铸生产增长提供丰富资源。以铝为例：2005 年总产量 781 万吨，其中
11、国内消费 710 万吨，净出口 68.2 万吨,其他 2.4 万吨。按工艺用途分类：建筑型材和工业型材 340 万吨,占 47.9%; 铝铸件 160 万吨,占 22.5%;铝板棒材 138 万吨,占 19.4%;铝箔 62 万吨, 占8.8% ;其他方面 10 万吨,占 1.4%。从下游来看:2005 年中国汽车、摩托车等交通运输业铝铸件总量约为 96 万吨，其中汽车、摩托车、农用车、电动自行车等装车量合计 67.5 万吨;铝合金轮毂等配件出口 12 万吨;投入汽车、摩托车配件市场 16.5 万吨。在铝铸件总产量 160 万吨中，其余 64 万吨则用于电子电器、机械仪表、灯具、工具、五金等各
12、个行业。扩展视野，向上游下游延伸，可带来更多商机。2 中国压铸持续发展的必然性2.1 国民经济持续发展是压铸增长的根本保障我国近百年来贫困落后所蕴藏的要翻身的巨大能量，这种“后发优势”在改革开放政策的引导下，形成为推动经济发展的动力。人民的意志决定了市场的走向，我国的“汽车热” “房产热”乃至 “经济热” 将延续下去，特别是制造业高速发展期将延续更久。“十一五”规划 GDP 年均增长 7.5，这就为压铸业持续发展提供了最根本的保障。2.2 世界经济一体化促使压铸重心向中国转移在经济全球化的浪潮中，产业发展序列的国际分工正在形成。我国的经济水平，特别是拥有千万吨有色金属资源和丰富的劳动力资源以及
13、巨大的市场，决定我国在国际产业分工中主要处于产品制造的序列。从而，将在很长期间承担国际有色金属铸件及其制品的生产制造任务。世界压铸生产的重心向东方转移已成必然趋势。 我们清醒地知道, 这将付出大量的有色金属资源、能源，也污染了环境。 我们应积极提升技术含量和增大附加值，创造条件逐步实现产业转型，将传统压铸业发展成为现代压铸业。2.3 汽车工业的迅速发展和轻量化促进压铸生产持续发展铸件的轻量化已成为重要的发展趋势。汽车轻量化的迫切需要为压铸业的发展提供了广阔的前景。国内外市场对压铸件的巨大需求,这就决定了中国压铸业持续发展是历史的必然。3 中国压铸生产发展的多元化日本和美国的汽车压铸件占压铸件总
14、量比例很高，而我国相对较低。再加上 1700 万辆摩托车、268 万辆农用车和800 万辆电动自行车的平衡；五金灯具、电子电器、电动工具等行业十分兴旺，故我国压铸业生产发展保持较大的稳定性和较高的增长速度。2005 年压铸件:汽车和摩托车 542700 吨占 62.8%,五金玩具 138200 吨占 16%,电器电子 101900 吨占 11.8%,其他领域 81400 吨,占 9.4%。3.1 汽车发动机铝合金缸体压铸近年来，我国汽车铝合金发动机缸体压铸发展迅猛。广州东风本田发动机公司、重庆长安汽车集团、长安铃木汽车、哈尔滨东安动力等公司均于 2002 年前后引进全自动生产线，压铸汽车发动机
15、铝合金缸体。上海乾通汽车附件公司生产柳河五菱汽车铝合金缸体，后又引进 3550 吨全自动压铸生产线，致力于更大的铝合金压铸件的开发与生产。最近，长春一汽集团、宜兴江旭铸造公司、广东鸿图科技股份公司等均引进大型压铸机自动化生产线，开发大型铝合金、镁合金压铸件。特别是 2005 年跨国汽车巨头在我国掀起新一轮发动机投资热，其势越来越旺，这将有力地推动铝合金发动机缸体压铸的加速发展。3.2 汽车摩托车铝合金轮毂全国铝合金轮毂生产企业近百家，2003 年总产量 4250 万只；2004 年达到 4700 万只，出口占 36%。2005 年产量5200 余万只，并扩大出口。铝合金轮毂发展势头方兴未艾。3
16、.3 摩托车产销长盛不衰双创新高2005 年全国摩托车产量 1776.7 万辆，销售 1774.5 万辆, 出口 722.66 万辆, 创汇 22.48 亿美元。 涌现：江门大长江、嘉陵、建设、钱江、洛阳北方 5 个百万辆级企业。力帆、隆鑫、新大洲本田、轻骑和金城集团产量均在 80 万辆以上。摩托车工业“十一五”发展目标：产量 2200 万辆，工业总产值 1200 亿至 1300 亿元。2006 年摩托车生产增长呈加速趋势，摩托车行业长盛不衰，成为铝合金压铸生产持久发展的重要支柱。3.4 汽车零部件已构成巨大市场国家统计局统计，2005 年全国汽车零部件工业企业，完成工业总产值 3527.55 亿元，同比增长 17.34%；产品销售收入 3448.87 亿元，同比增长 18.67%；实现利税 199.56 亿元。海关总署公布，2006 年上半年汽车零部件出口总额100.44 亿美元，同比增长 38.42。2010 年汽车零部件（包括装车、配件、
