一种用于有色金属熔炼的块状添加剂的制作方法

本实用新型涉及熔炼技术领域，特别是涉及一种用于有色金属熔炼的块状添加剂。

背景技术：

针对金属熔炼领域，以我国的铝加工业为例，其发展十分迅速，据《中国有色金属工业发展研究报告》数据显示：加工材产量1980年的不到30万吨，2010年我国铝材一年产量为2026万吨，2014年生产铝材为4845万吨，我国已成为铝加工材名副其实的生产大国，其中山东、河南、广东三省名列三甲；山东一省就有1000万吨以上的产量，发展速度惊人。

铝加工材在加工成材料或铸造铸件前需要添加一些金属与非金属元素以熔炼处理成合金。铝合金用的合金元素有：硅(Si)、铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)、镁(Mg)、铬(Cr)、镍(Ni)、锌(Zn)、钒(V)、钛(Ti)、锆(Zr)、铋(Bi)、铅(Pb)、锡(Sn)、锑(Sb)、镉(Cd)、硼(B)、锂(Li)、银(Ag)、铍(Be)、钪(Sc)、碳(C)、RE(混合稀土)、锶(Sr)、磷(P)、钇(Y)等。

合金元素可以纯金属或非金属的形式直接加入铝熔体中或与铝一起熔化，一些低熔点的合金元素如镁、锌、锡、铅、铋、镉、锂等多以这种形式添加，某些熔解度大的元素如铜、银、硅等也可以这种形式加入。熔点高的合金元素则必须以中间合金的形式添加，如铁、镍、硅、铬、锰等，需事先制成Al-Fe、Al-Ni、Al-Si、Al-Cr等中间合金。对一些常用的、用量大的、熔点又高的合金元素可以粉末压块形式加入，即以块状添加剂的方式加入，块状添加剂也是目前市场上较成熟的元素添加剂系列产品。

铝合金中元素添加技术发展历程为：第一代技术为铝基中间合金，第二代技术为熔剂型合金元素添加剂，第三代技术为铝型合金元素添加剂(金属型添加剂)。

铝基中间合金是上个世纪早期兴起的一项元素添加技术，合金元素添加工艺是在铝合金生产前预先配制好所需的铝基中间合金，如铝硅12-50中间合金、铝铁20-30中间合金、铝锰10-40中间合金等。这种添加方法具有操作简便、优先合金化、合金成分便于控制等优点。缺点是能源消耗高、金属烧损高和成本高。

熔剂型元素添加剂是目前国内外企业广泛使用的元素添加技术，特别是轧制产品中应用非常广泛。这种技术用75％的纯金属粉末和25％的助熔剂充分混合压制而成，利用金属粉末具有非常大的比表面积，使铝液与金属的接触面积增大，一定程度上改变了技术本身的性状，如使金属活性大大增加。又利用助熔剂的放热性，使金属颗粒在铝液中呈轻微爆炸性反应，而得到迅速扩散使其浓度更趋于平衡均匀。同时助熔剂又改变了金属颗粒与铝液接触介面的表面张力和性状，从而加速了这一过程，使得细小的金属粉末颗粒很快熔解到铝液中。

这类熔剂型元素添加剂的优点突出，它解决了铝基中间合金的“能源消耗高、金属烧损高和成本高”的三大缺点；在铝合金中熔化快、收率高(高达95％)、成分均匀，含量准确，使用方便，加入时不需要称量，杂质含量低等优点。缺点是有少量含氯或含氟的烟雾，通过客户的除尘除烟设施处理，完全能够达到环保标准要求。

然而随着全球对环境保护意识的日趋重视，熔剂型元素添加剂的缺点也变的越发显著。在国外，尤其是欧美、巴西等国家已经成熟研制并普遍使用铝粉与金属粉末组成的金属型元素添加剂产品——第三代元素添加技术。

这类添加剂，以锰剂为例，锰的熔点高达1244℃，铝熔点为660℃，与铝粉混合压制添加剂虽然比电解锰加入熔化温度低，但是成型困难，对成型设备磨损严重等一系列问题随之而来。这类添加剂必须采用粒度适宜的金属粉末与金属铝粉，主要研制添加相应的高效环保助熔剂和一定量的粘结剂，经高压成型方能够制得高性能金属型添加剂。

对以上所述的块状添加剂作进一步优化，以促进或优化其在本领域中的运用等，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

针对上述提出的对以上所述的块状添加剂作进一步优化，以促进或优化其在本领域中的运用等，是本领域技术人员亟待解决的技术问题，本实用新型提供了一种用于有色金属熔炼的块状添加剂。本块状添加剂的结构设计不仅可提高块状添加剂在使用时的熔化速度，达到节能的目的，同时实现成本低。

针对上述问题，本实用新型提供的一种用于有色金属熔炼的块状添加剂通过以下技术要点来解决问题：一种用于有色金属熔炼的块状添加剂，包括呈块状的添加剂本体，所述添加剂本体的表面上还设置有孔洞或沟槽。

现有技术中，以生产铝合金为例，为了节约块状添加剂使用者的能源消耗，降低生产铝合金的能耗成本，运用于铝合金熔炼的块状添加剂一般采用粉末金属与助熔剂混合，且压制成块方便使用者使用。使用过程中将其投入铝熔体中，吸收熔体热量后，熔解其中的粉末金属，使之进入铝熔体达到调节元素成分的目的。同时，增加助熔剂的含量可以达到提高熔化和扩散速度的目的，但这类产品中助熔剂通常采用化学无机盐，虽然熔化快吸收率高，但是对炉体有腐蚀，会缩短熔化炉体寿命。目前亦出现了采用铝粉作为助熔剂，其虽然无烟无污染，还不会增加其他杂质成分，但是缺点是块状添加剂所含金属粉末的熔点高，熔化慢，吸收率低，生产成本会有一定增加。针对铝粉作为助熔剂的情况，为了达到熔化和扩散速度快的目的，所采用的金属粉末越细小越好，但此种情况对于块状添加剂的原料加工要求较高，且加工过程中会有更多的粉尘污染，甚至具有粉尘爆燃的风险。

本方案中，设置在添加剂本体上的孔洞或沟槽旨在增加块状添加剂的表面积，以使得其在被置入熔炼炉后，与熔炼炉中的熔体接触面积更大，以加快块状添加剂的熔化速度，使得所需添加的充分能够均匀和快速的扩散到有色金属熔体各处，达到提高生产效率，节约能源的目的。即本方案提供的块状添加剂结构设计提供了一种新的加快块状添加剂熔化速度的途径，相应结构在块状添加剂压制工序中即可轻易获得，相对于现有块状添加剂制备，甚至不会造成制备成本的增加；采用以上方案后，由于可通过块状添加剂的结构设计和成分设计共同增加块状添加剂的熔解速度，故针对助熔剂会腐蚀炉体的情况，相同助熔剂含量可获得更快的熔解速度，相同熔解速度可采用更少的助熔剂含量；针对如采用铝粉作为助熔剂的情况，对上游粉末粒径的要求可以相应降低，这样，利于上游生产的加工成本控制、粉尘污染控制、安全风险控制等。

更进一步技术方案为：

作为一种比表面积大的具体实现方式，所述添加剂本体呈饼状，添加剂本体的两端均设置有孔洞或沟槽。

为增大所述比表面积，更进一步的，所述添加剂本体的两端均设置有孔洞和沟槽。

更进一步的，添加剂本体两端的孔洞或沟槽对称：其中一端的孔洞或沟槽向另一端的投影与另一端的孔洞或沟槽重叠。本方案旨在通过添加剂本体两端的孔洞或沟槽对称设计，在块状添加剂本投入熔炼炉后，熔解过程中块状添加剂可形成如通孔、断开成多个单体的方式，进一步增大表面积以加快熔解速度。

为进一步增大所述比表面积，所述添加剂本体的侧面亦设置有沟槽或孔洞。

所述添加剂本体的侧面设置有多条沟槽；

位于添加剂本体侧面的沟槽为：沟槽的一端与添加剂本体的一个端面相接，沟槽的另一端与添加剂本体的另一个端面相接；

添加剂本体的两端均设置有沟槽，且位于添加剂本体端面的沟槽有多条，沟槽之间相互交错，将添加剂本体的端面分割为多个格状的子区间，添加剂本体的侧面与端面上的沟槽围成添加剂本体端面上最外侧子区间的边缘；

位于添加剂本体侧面的沟槽的端部均与添加剂本体两端的沟槽的端部相接。本方案中，限定为：添加剂本体的侧面与端面上的沟槽围成添加剂本体端面上最外侧子区间的边缘，即添加剂本体端面上的部分或全部沟槽延伸到端面的边缘，且延伸到边缘的沟槽数量大于一条，这样，配合端面沟槽与侧面沟槽相交的形式，可使得块状添加剂在熔解过程中更易断开成多个单体以加快熔解速度。

作为一种加工方便的块状添加剂方案，所述添加剂本体的表面上仅设置有孔洞。

作为一种利于块状添加剂在存储、转运过程中结构强度的技术方案，所述孔洞均为盲孔。

本实用新型具有以下有益效果：

本方案中，设置在添加剂本体上的孔洞或沟槽旨在增加块状添加剂的表面积，以使得其在被置入熔炼炉后，与熔炼炉中的熔体接触面积更大，以加快块状添加剂的熔化速度，使得所需添加的充分能够均匀和快速的扩散到有色金属熔体各处，达到提高生产效率，节约能源的目的。即本方案提供的块状添加剂结构设计提供了一种新的加快块状添加剂熔化速度的途径，相应结构在块状添加剂压制工序中即可轻易获得，相对于现有块状添加剂制备，甚至不会影响到制备成本的增加；采用以上方案后，由于可通过块状添加剂的结构设计和成分设计共同增加块状添加剂的熔解速度，故针对助熔剂会腐蚀炉体的情况，相同助熔剂含量可获得更快的熔解速度，相同熔解速度可采用更少的助熔剂含量；针对如采用铝粉作为助熔剂的情况，对上游粉末粒径的要求可以相应降低，这样，利于上游生产的加工成本控制、粉尘污染控制、安全风险控制等。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种用于有色金属熔炼的块状添加剂一个具体实施例的结构俯视图，该示意图用于展示块状添加剂端部同时设置有沟槽和孔洞的形式，且孔洞与沟槽共同将对应端面分割为多个子区间，该示意图中部分沟槽延伸到端面的外沿；

图2为本实用新型所述的一种用于有色金属熔炼的块状添加剂一个具体实施例的结构俯视图，该示意图用于展示块状添加剂端部仅设置有多条沟槽的形式，且沟槽将对应端面分割为多个子区间，该示意图中全部沟槽延伸到端面的外沿；

图3为本实用新型所述的一种用于有色金属熔炼的块状添加剂一个具体实施例的结构俯视图，该示意图用于展示块状添加剂端部设置矩形孔洞和多条沟槽的形式，且沟槽与孔洞共同将对应端面分割为多个子区间，该示意图中全部沟槽延伸到端面的外沿；

图4为本实用新型所述的一种用于有色金属熔炼的块状添加剂一个具体实施例的结构俯视图，该示意图用于展示块状添加剂端部设置圆形孔洞和多条沟槽的形式，且沟槽与孔洞共同将对应端面分割为多个子区间，该示意图中全部沟槽延伸到端面的外沿；

图5为本实用新型所述的一种用于有色金属熔炼的块状添加剂一个具体实施例的结构俯视图，该示意图用于展示块状添加剂端部仅设置矩形孔洞；

图6为本实用新型所述的一种用于有色金属熔炼的块状添加剂一个具体实施例的结构俯视图，该示意图用于展示块状添加剂端部仅设置圆形孔洞。

图中标记分别为：1、添加剂本体，2、孔洞，3、沟槽。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但是本实用新型不仅限于以下实施例：

实施例1：

如图1至图6所示，一种用于有色金属熔炼的块状添加剂，包括呈块状的添加剂本体1，所述添加剂本体1的表面上还设置有孔洞2或沟槽3。

现有技术中，以生产铝合金为例，为了节约块状添加剂使用者的能源消耗，降低生产铝合金的能耗成本，运用于铝合金熔炼的块状添加剂一般采用粉末金属与助熔剂混合，且压制成块方便使用者使用。使用过程中将其投入铝熔体中，吸收熔体热量后，熔解其中的粉末金属，使之进入铝熔体达到调节元素成分的目的。同时，增加助熔剂的含量可以达到提高熔化和扩散速度的目的，但这类产品中助熔剂通常采用化学无机盐，虽然熔化快吸收率高，但是对炉体有腐蚀，会缩短熔化炉体寿命。目前亦出现了采用铝粉作为助熔剂，其虽然无烟无污染，还不会增加其他杂质成分，但是缺点是块状添加剂所含金属粉末的熔点高，熔化慢，吸收率低，生产成本会有一定增加。针对铝粉作为助熔剂的情况，为了达到熔化和扩散速度快的目的，所采用的金属粉末越细小越好，但此种情况对于块状添加剂的原料加工要求较高，且加工过程中会有更多的粉尘污染，甚至具有粉尘爆燃的风险。

本方案中，设置在添加剂本体1上的孔洞2或沟槽3旨在增加块状添加剂的表面积，以使得其在被置入熔炼炉后，与熔炼炉中的熔体接触面积更大，以加快块状添加剂的熔化速度，使得所需添加的充分能够均匀和快速的扩散到有色金属熔体各处，达到提高生产效率，节约能源的目的。即本方案提供的块状添加剂结构设计提供了一种新的加快块状添加剂熔化速度的途径，相应结构在块状添加剂压制工序中即可轻易获得，相对于现有块状添加剂制备，甚至不会造成制备成本的增加；采用以上方案后，由于可通过块状添加剂的结构设计和成分设计共同增加块状添加剂的熔解速度，故针对助熔剂会腐蚀炉体的情况，相同助熔剂含量可获得更快的熔解速度，相同熔解速度可采用更少的助熔剂含量；针对如采用铝粉作为助熔剂的情况，对上游粉末粒径的要求可以相应降低，这样，利于上游生产的加工成本控制、粉尘污染控制、安全风险控制等。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如图1至图4所示，作为一种比表面积大的具体实现方式，所述添加剂本体1呈饼状，添加剂本体1的两端均设置有孔洞2或沟槽3。

为增大所述比表面积，更进一步的，所述添加剂本体1的两端均设置有孔洞2和沟槽3。

更进一步的，添加剂本体1两端的孔洞2或沟槽3对称：其中一端的孔洞2或沟槽3向另一端的投影与另一端的孔洞2或沟槽3重叠。本方案旨在通过添加剂本体1两端的孔洞2或沟槽3对称设计，在块状添加剂本投入熔炼炉后，熔解过程中块状添加剂可形成如通孔、断开成多个单体的方式，进一步增大表面积以加快熔解速度。

为进一步增大所述比表面积，所述添加剂本体1的侧面亦设置有沟槽3或孔洞2。

所述添加剂本体1的侧面设置有多条沟槽3；

位于添加剂本体1侧面的沟槽3为：沟槽3的一端与添加剂本体1的一个端面相接，沟槽3的另一端与添加剂本体1的另一个端面相接；

添加剂本体1的两端均设置有沟槽3，且位于添加剂本体1端面的沟槽3有多条，沟槽3之间相互交错，将添加剂本体1的端面分割为多个格状的子区间，添加剂本体1的侧面与端面上的沟槽3围成添加剂本体1端面上最外侧子区间的边缘；

位于添加剂本体1侧面的沟槽3的端部均与添加剂本体1两端的沟槽3的端部相接。本方案中，限定为：添加剂本体1的侧面与端面上的沟槽3围成添加剂本体1端面上最外侧子区间的边缘，即添加剂本体1端面上的部分或全部沟槽3延伸到端面的边缘，且延伸到边缘的沟槽3数量大于一条，这样，配合端面沟槽3与侧面沟槽3相交的形式，可使得块状添加剂在熔解过程中更易断开成多个单体以加快熔解速度。

实施例3：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如图5至图6所示：作为一种加工方便的块状添加剂方案，所述添加剂本体1的表面上仅设置有孔洞2。

作为一种利于块状添加剂在存储、转运过程中结构强度的技术方案，所述孔洞2均为盲孔。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。