金屬熔煉損耗通常是指熔煉過程中，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。
銅合金在熔煉時會伴隨氧化、揮發、吸雜等物理化學過程，特別是一些容易揮發的合金元素，如Zn、As、Be等常因為揮發嚴重而損失過大，導致合金成分難以準確控制，因此在熔煉工藝上需要採取相應的措施加以防治。正確選擇熔煉材料，不僅可以節約貴金屬、降低成本，還可以有效控制合金的化學成分從而獲得理想的性能。
基本介紹
- 中文名：熔煉損耗
- 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
- 套用領域：冶金
揮發,氧化燒損,其它熔煉損耗,降低熔煉損耗的途徑,
揮發
在熔煉過程中，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；故在熔煉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、熔煉溫度和時間、爐氣性質和壓力、熔煉設備和爐膛面積等因素也有關。金屬的蒸汽壓隨溫度的升高而增加，如下圖：
金屬的蒸汽壓一溫度曲線金屬的蒸汽壓愈大或沸點愈低，揮發損失愈大。提高金屬的熔煉溫度，其蒸汽壓和揮發損失也相應增加。在實際生產中，一般熔煉溫度愈高、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。熔煉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。
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，見下圖：
一些金屬的a值即：
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。若對高溫液態金屬（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、矽、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。
其它熔煉損耗
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。例如高溫下
鋁與SiO2有如下反應：
4Al+3SiO2→2Al2O3+3Si
2、金屬在熔煉時，熔融金屬因靜壓力作用可能滲入爐襯縫隙，而導致高溫區局部熔化，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。
降低熔煉損耗的途徑
1、選用熔池面積小的爐子熔煉。如用工頻感應電爐熔煉紫銅時，熔煉損耗約為0.4~0.69%；用反射爐熔煉時，熔煉損耗增至0.7~0.9%；因此，目前廣泛選用工頻或中頻感應電爐熔煉銅、鎳及其合金。
2、制定合理的操作規程。易氧化、揮發的合金元素應製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布，儘量採用高溫快速熔化，縮短熔煉時間。熔煉黃銅時採用低溫加鋅；
3、碎屑散料應製成捆或團使用；
4、正確控制爐溫。在保證熔融金屬的流動性及其它工藝要求的條件下，選擇適當的熔煉溫度；
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、利用脫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，同時採取高溫扒渣或撈渣等措施，降低渣中金屬損耗；
9、採用真空熔煉或保護性氣體熔煉。
