專利名稱：一種水下手工快速切割材料及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用于水下手工快速切割的金屬材料切割技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種手工水下快速切割材料。
背景技術(shù)：
21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，隨著海洋的開發(fā)，大量的海上建筑被建造，同時，也必將造成大量的廢舊碼頭、廢棄鉆井平臺等水下建筑需要被拆除，為航海清除障礙。而這些水下建筑破障的難點在于水下部分結(jié)構(gòu)只能在水下拆除，而且這些水下建筑具有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，也增加了拆除的難度?，F(xiàn)在，拆除水下金屬結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主要采用水下切割技木，目前常用的 水下切割技術(shù)有氧-可燃?xì)馇懈?、水下?弧切割、金屬-電弧切割、水下機械切割、水射流切割、水下等離子切割、爆炸切割等。氧-可燃?xì)馇懈畈贿m宜于切割耐腐蝕鋼、不銹鋼、鑄鐵和除鈦以外的有色金屬，水下氧-弧切割、金屬-電弧切割、水下機械切割、水射流切割、水下等離子切割都需要帶電作業(yè)，存在安全隱患，而且水射流切割、水下等離子切割所需要的設(shè)備較為復(fù)雜，設(shè)備造價昂貴、龐大不易便攜，而爆炸切割危險性較大。專利申請CN201010536018. 5公開了ー種手工快速切割材料，ー種手工快速切割材料，其特征在干由外部的切割管材和內(nèi)部的多根切割絲材組成的中空管狀結(jié)構(gòu)，其中所述切割管材是采用鍛壓エ藝制備而成的鋼管，鋼管內(nèi)外采用電鍍エ藝各鍍有0. Imm厚的鍍銅層；所述切割絲材長度與切割管材相同，由外皮和粉芯組成，所述外皮為低碳鋼08F鋼帶，其化學(xué)組成為以重量百分比計，C 0. 05% 0. 11%，Si彡0. 03%，Mn 0.25% 0. 50%, P ^ 0. 035%, S ^ 0. 035%, Ni ( 0. 25%, Cr ^ 0. 10%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)；所述粉芯以重量百分比計，組成為CuO粉2 8%,稀土鋪0. 4 2%,余量為鐵粉。但是，該手工快速切割材料的粉芯組分及組分含量只適合在空氣中進(jìn)行切割，其放熱合金CuO和Fe在氧氣中燃燒放出的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠支持切割材料在水中持續(xù)不斷的燃燒,從而無法滿足其在水下進(jìn)行切割。另外，由于在水下作業(yè)時候，特別是將切割材料加工為直管狀結(jié)構(gòu)吋，切割材料的長度受到限制，毎次用完ー根之后，就必須重新安裝切割材料，頻繁安裝切割材料導(dǎo)致工作效率大大降低。因此，亟需在研究電弧引燃放熱合金材料產(chǎn)生高能量原理的基礎(chǔ)上，開發(fā)ー種無需切割燃?xì)夂颓懈铍娫?，切割速度快，安全，攜帯方便、操作簡單且成本低的水下切割材料，用于水下環(huán)境鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土的快速切割和拆裝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有各種水下切割技術(shù)的缺陷，利用放熱材料在氧氣中的燃燒特性，提供一種無需切割燃?xì)夂颓懈铍娫矗懈钚矢?，切割對象范圍廣，攜帯方便、安全，操作簡單且成本低的水下手工快速切割材料及其制備方法，用于水下金屬和鋼筋混凝土的快速切割和破解。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種水下手工快速切割材料，其由外部的切割管材和內(nèi)部的多根切割絲材組成，切割管材外側(cè)有ー層絕緣層；其特征在干外部的切割管材由復(fù)合金屬帶繞制而成，并由此實現(xiàn)切割管材的柔性彎曲，所述切割絲材沿外部管材內(nèi)壁均布，并在切割管材中心位置形成中空結(jié)構(gòu)；所述切割絲材由外皮和粉芯組成，所述外皮為SPCC-SD型冷軋鋼帶，其化學(xué)成分為以重量百分比計，C^O. 15%, Mn ^ 0.60%,P^O. 1%,S^ 0. 025%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)；；所述粉芯以重量百分比計，組成為Cu2O粉3 20%，CuO粉5 25%，Al粉2 10%，稀土鈰I 7%，余量為Fe粉。進(jìn)ー步地，所述鐵粉粒度為-80 200目，CuO粉粒度為_80 200目，Cu2O粉粒度為-80 200目，稀土鈰粒度為-300目。進(jìn)ー步地，所述絕緣層是纏繞在切割管材外側(cè)的聚こ烯膠帶層或涂敷在切割管材外側(cè)的環(huán)氧樹脂層。 進(jìn)ー步地，所述切割絲材的直徑與切割管材的壁厚之比范圍在2. I 3。進(jìn)ー步地，復(fù)合金屬帶為中間部分厚、邊緣薄的結(jié)構(gòu)；復(fù)合金屬帶纏繞過程中，邊緣相互重疊，邊緣重疊之后的厚度與復(fù)合金屬帶中間部分的厚度一致，從而使得纏繞切割絲材后形成的切割管材的外表面平滑。進(jìn)ー步地，用低碳鋼08F鋼帶替代SPCC-SD型冷軋鋼帶，低碳鋼08F鋼帶化學(xué)組成為以重量百分比計，C 0.05% 0. 11%, Si ^ 0. 03%,Mn 0. 25% 0. 50%，P 彡 0. 035%，S^O. 035%, Ni く 0. 25%, Cr く 0. 10%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。進(jìn)ー步地，將所述切割材料應(yīng)用于水下金屬材料或非金屬材料的切割。進(jìn)ー步地，所述非金屬材料為混凝土、磚或巖石。本發(fā)明的有益效果是I)便攜性，整個系統(tǒng)主要有引弧電源、エ業(yè)氧氣瓶、切割槍等，切割過程中，蓄電池引弧電源、エ業(yè)氧氣瓶處在水面以上，操作人員只需要攜帯切割槍和切割材料在水下工作，單人就可以攜帶，不必像機械切割、等離子切割等需要復(fù)雜笨重的設(shè)備；2)不需要切割電源和切割燃?xì)?，只需要在水下引燃切割材料就可以斷開引弧電源，借助氧氣助燃作用，利用切割材料燃燒自身放出的熱量支持水下手工快速切割材料進(jìn)一步持續(xù)燃燒對エ件進(jìn)行切割，不需要切割電源和切割燃?xì)猓?)安全性高，該方法在切割過程中不需要切割電源，所用的引弧電源也為24V的蓄電池，在水下不會對操作人員造成危害，安全性高；4)由于切割管材為復(fù)合金屬帶繞制而成，其可盤繞為捆狀，長度可擴展為幾米或幾十米，在水下作業(yè)時候，可將盤繞的切割材料不斷送入切割槍，從而避免了頻繁更換切割材料帶來的不便。5)將切割材料制作為中空的結(jié)構(gòu)，能夠使得通入的燃?xì)饩鶆蚬┙o切割絲材，保證了燃燒過程的穩(wěn)定性，防止局部絲料燃燒過度帶來的不利影響。6)切割效率高，手工快速切割材料燃燒可以達(dá)到5000°C以上的高溫，切割效率是氧-可燃?xì)怏w切割的8-20倍，具有較高的切割速度，切割效率高。7)切割對象范圍廣，水下手工快速切割材料是利用材料燃燒本身放出的熱量支持切割材料進(jìn)ー步持續(xù)燃燒，因此，不像氧-こ炔火焰那樣受所切割對象材料成分的限制，可以切割所有金屬材料，也可以切割混凝土、磚或巖石等非金屬材料，切割對象范圍廣。
6)成本低，該水下手工快速切割材料不需要復(fù)雜的設(shè)備，所用的材料成分主要為鐵，因此，制造成本較低。


附圖I是水下手工快速切割材料示意圖；附圖2是水下手工快速切割材料的橫截面示意圖；附圖3是規(guī)格I的水下手工快速切割材料的橫截面示意圖；
附圖4是規(guī)格2的水下手工快速切割材料的橫截面示意圖；附圖5是規(guī)格3的水下手工快速切割材料的橫截面示意圖；附圖6是復(fù)合金屬帶的示意圖。其中，I-切割管材；2_切割絲材；3_絲材外皮；4_絕緣層；
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)ー步的描述下面結(jié)合實施例和附圖I 6對本發(fā)明作進(jìn)ー步的描述本發(fā)明所述的ー種水下手工快速切割材料，該切割材料由外部的切割管材和內(nèi)部的多根切割絲材組成，切割管材外側(cè)有ー層絕緣層；所述切割絲材長度與切割管材長度相同，切割絲材由外皮和粉芯組成，所述粉芯以重量百分比計，組成為Cu2O粉3 20%，Cu0粉5 25%，Al粉2 10%，稀土鈰I 7%，余量為Fe粉。本發(fā)明中切割絲材中Cu2O粉和CuO粉的加入，是為了利用Cu2O粉和CuO粉與鋁、鐵反應(yīng)放出大量熱量，支持在水下切割的順利進(jìn)行。當(dāng)Cu2O粉重量百分比小于3%，Cu0粉重量百分比小于5%時，放出的熱量少，切割速度較小，而當(dāng)Cu2O粉重量百分比大于20%，CuO粉重量百分比大于25%吋，反應(yīng)劇烈，燃燒速度過快，不容易控制。Cu2O粉和CuO粉的同時加入可以使得反應(yīng)過程平穩(wěn)、持續(xù)，水下切割過程也比較平穩(wěn)。Al粉的加入是因為鋁與Cu2O粉和CuO粉反應(yīng)放出大量熱量，其含量范圍是由Cu2O粉和CuO粉的含量決定的。稀土鈰的加入可以提高切割材料的燃燒效率，促進(jìn)切割材料在氧氣中充分燃燒。當(dāng)稀土鈰重量百分比小于1%時，對燃燒效率的提高作用很小，在I 7%范圍內(nèi)，隨著稀土鈰重量比的増大，對燃燒效率的提高也越來越大，但超過7 %，對燃燒效率的提高與7 %的相比變化不大，而稀土鈰價格較高，為了節(jié)約成本，選為I 7 %。本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述外皮為SPCC-SD型冷軋鋼帶，其化學(xué)成分為以重量百分比計，C彡0. 15%,Mn く 0. 60%,0. 1%,S^ 0. 025%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)；所述粉芯以重量百分比計，組成為Cu2O粉3 20%，CuO粉5 25% ,Al粉2 10%，稀土鋪I 7%,余量為Fe粉。根據(jù)工程應(yīng)用的不同需求，可以加工規(guī)格不同的切割材料，例如規(guī)格I :制備具有銅-鐵-銅三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合管材，所述制造復(fù)合管材的復(fù)合金屬帶的上下表面采用電鍍エ藝各鍍有0. Imm厚的鍍銅層。制備復(fù)合金屬帶，可采用鍛壓エ藝制備成厚度為0.8mm的鐵-銅-鐵的復(fù)合金屬帶，再進(jìn)行鍍銅，鍍銅流程為丙酮除油-水洗_7 %稀鹽酸除銹-水洗-電鍍鎳打底-水洗-鍍銅-水洗-吹干；再將復(fù)合金屬帶纏繞在多根切割絲材上，制備成具有中空結(jié)構(gòu)的切割材料，在切割管材外側(cè)有ー層絕緣層，是由一種聚こ烯膠帶纏繞在切割管材外側(cè)而形成。如圖6所示，復(fù)合金屬帶為中間部分厚、邊緣薄的結(jié)構(gòu)；復(fù)合金屬帶纏繞制成復(fù)合管材過程中，邊緣相互重疊，邊緣重疊之后的厚度與復(fù)合金屬帶中間部分的厚度一致，從而使得形成的切割管材的外表面平滑。切割管材總的壁厚約為0. 9mm ;內(nèi)徑5. 2mm,外徑7mm,制備的切割管材長約為600mm。切割絲材直徑為2. 4mm,長約為600mm,共3根裝配在切割管材中。所述切割絲材沿外部管材內(nèi)壁均布，并在切割管材中心位置形成中空結(jié)構(gòu)。規(guī)格2 :如上所述，或制備出具有銅-鐵-銅三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合管材。管材總的壁厚約為Imm ;內(nèi)徑6. 6mm,外徑8. 6mm,制備的切割管材長約為600mm。 切割絲材直徑為2. 4mm,長約為600mm,共5根裝配在切割管材中。規(guī)格3 :如上所述，制備出具有銅-鐵-銅三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合管材。管材總的壁厚約為Imm ;內(nèi)徑8mm,外徑IOmm,制備的切割管材長約為600mm。切割絲材直徑為2. 4mm,長約為600mm,共7根裝配在切割管材中。經(jīng)過試驗研究發(fā)現(xiàn)，所述切割絲材的直徑與切割管材的壁厚之比范圍在2. I 3，可達(dá)到較好的燃燒效果。根據(jù)工程應(yīng)用的不同需求，用低碳鋼08F鋼帶替代SPCC-SD型冷軋鋼帯，低碳鋼08F鋼帶化學(xué)組成為以重量百分比計，C 0. 05% 0. 11%，Si彡0. 03%，Mn 0.25% 0. 50%, P ^ 0. 035%, S ^ 0. 035%, Ni ( 0. 25%, Cr ( 0. 10%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)工程應(yīng)用的不同需求，可以采用不同的重量百分比粉芯加工切割材料，例如實施例I先用混料攪拌機將將Al粉、Fe粉、Cu2O粉、CuO粉和稀土鋪按如表I所示的含量配比混合均勻，切割絲材由外皮和粉芯組成，所述外皮為SPCC-SD型冷軋鋼帶，其化學(xué)成分為以重量百分比計，C彡0. 15%,Mn く 0. 60%,P ^ 0. 1%,S ^ 0. 025%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)；其中，所述鐵粉粒度為-80 200目，CuO粉粒度為-80 200目，Cu2O粉粒度為-80 200目，稀土鈰粒度為-300目。然后通過多功能粉芯絲材成型機，采用多輥連續(xù)軋制和多道連續(xù)拔絲減徑方法制造，經(jīng)過裁帶、軋帶、填粉、封ロ、拔絲、校直和剪切エ序，即得切割絲材；制備絲材速度為約40m/min，校直速度約為5m/min。由于采用復(fù)合鋼帶纏繞エ藝，在此過程中也可省略校直的ェ藝。加工具有銅-鉄-銅三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合管材，所述制造復(fù)合管材的復(fù)合金屬帶的上下表面采用電鍍エ藝各鍍有0. Imm厚的鍍銅層。通過復(fù)合金屬帶纏繞的エ藝，將3根切割絲材裝配至所述切割管材內(nèi)腔中，形成水下手工快速切割材料；由復(fù)合金屬帶繞制而成的切割管材可實現(xiàn)切割管材的柔性彎曲，并如軟繩般盤繞在一起。表I
權(quán)利要求
1.一種水下手工快速切割材料，其由外部的切割管材和內(nèi)部的多根切割絲材組成，切割管材外側(cè)有一層絕緣層；其特征在于外部的切割管材由復(fù)合金屬帶繞制而成，并由此實現(xiàn)切割管材的柔性彎曲，所述切割絲材沿外部管材內(nèi)壁均布，并在切割管材中心位置形成中空結(jié)構(gòu)；所述切割絲材由外皮和粉芯組成，所述外皮為SPCC-SD型冷軋鋼帶，其化學(xué)成分為以重量百分比計，C彡O. 15%,Mn ( O. 60%,P ^ O. I%, S ^ O. 025%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)；所述粉芯以重量百分比計，組成為Cu2O粉3 20 %，CuO粉5 25 %，Al粉2 10%，稀土鈰I 7%，余量為Fe粉。
2.一種如權(quán)利要求I所述的水下手工快速切割材料，其特征在于所述鐵粉粒度為-80 200目，CuO粉粒度為-80 200目，Cu2O粉粒度為-80 200目，稀土鈰粒度為-300目。
3.—種如權(quán)利要求I或2所述的水下手工快速切割材料，其特征在于所述絕緣層是纏繞在切割管材外側(cè)的聚乙烯膠帶層或涂敷在切割管材外側(cè)的環(huán)氧樹脂層。
4.一種如權(quán)利要求1-3任一所述的水下手工快速切割材料，其特征在于所述切割絲材的直徑與切割管材的壁厚之比范圍在2. I 3。
5.一種如權(quán)利要求I所述的水下手工快速切割材料，其特征在于復(fù)合金屬帶為中間部分厚、邊緣薄的結(jié)構(gòu)；復(fù)合金屬帶纏繞過程中，邊緣相互重疊，邊緣重疊之后的厚度與復(fù)合金屬帶中間部分的厚度一致，從而使得纏繞切割絲材后形成的切割管材的外表面平滑。
6.一種如權(quán)利要求I所述的水下手工快速切割材料，其特征在于用低碳鋼08F鋼帶替代SPCC-SD型冷軋鋼帶，低碳鋼08F鋼帶化學(xué)組成為以重量百分比計，CO. 05 % O.11%, Si ^ O. 03%, Mn O. 25 % O. 50%，P 彡 O. 035 %，S 彡 O. 035%, Ni ^ O. 25%,Cr ( O. 10%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
7.如權(quán)利要求I所述的水下手工快速切割材料的應(yīng)用，其特征在于將所述切割材料應(yīng)用于水下金屬材料或非金屬材料的切割。
8.如權(quán)利要求I所述的水下手工快速切割材料的應(yīng)用，其特征在于所述非金屬材料為混凝土、磚或巖石。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水下手工快速切割材料，其特征在于由外部的切割管材和內(nèi)部的多根切割絲材組成的中空管狀結(jié)構(gòu)，切割管材外側(cè)有一層絕緣層；外部的切割管材由復(fù)合金屬帶繞制而成，并由此實現(xiàn)切割管材的柔性彎曲，所述切割絲材沿外部管材內(nèi)壁均布，并在切割管材中心位置形成中空結(jié)構(gòu)；所述切割絲材由外皮和粉芯組成。該材料用于水下環(huán)境鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土的快速切割和拆裝，無需切割燃?xì)夂颓懈铍娫?，切割效率高，切割對象范圍廣，攜帶方便、安全，操作簡單且成本低。
文檔編號B23K35/04GK102699557SQ201210009148
公開日2012年10月3日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者柳吉蘭, 衣衍亮 申請人:柳吉蘭