一種用于水下濕式電弧切割的高效產(chǎn)熱藥芯割絲及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬材料類的焊接與切割材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種切割用藥芯焊絲， 更具體地說(shuō)，涉及一種用于自保護(hù)水下濕式電弧切割的低成本環(huán)保型藥芯割絲及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在水下緊急救援、水下沉船解體打撈，以及水下工程制造等領(lǐng)域中，水下切割均是 不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。以往使用較多的是利用電弧或火焰產(chǎn)生的高溫來(lái)熔化去除金屬的 氧-電弧切割法與氧-火焰切割法等熱切割方法，但上述切割方法均需額外供氧，將耗費(fèi)大 量氧氣，而瓶裝純氧在某些場(chǎng)合運(yùn)輸攜帶不便制約了該切割方法的使用。除此之外，上述切 割方法盡管操作靈活、簡(jiǎn)單易行，但由于自動(dòng)化程度不高，在切割工作量大的場(chǎng)合，就暴露 出工作效率較低的缺點(diǎn)。
[0003] 自保護(hù)水下濕式熔化極電弧切割方法使用藥芯割絲作為切割材料，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 連續(xù)切割，利用藥芯成分自身的化學(xué)反應(yīng)提供氧氣助燃及氣體保護(hù)，故避免了氧-電弧切 割法所需的外加氧氣供給源及熔化極水噴射電弧切割法所需的高壓水泵裝置。前蘇聯(lián)專利 SU1358254A1 (Flux-cored wire forunderwater cutting)提供了一種藥芯割絲用于該方 法，該藥芯主要成分菱鐵礦在切割過(guò)程中受熱分解釋放二氧化碳?xì)怏w排開(kāi)周?chē)?，?duì)切割 處進(jìn)行保護(hù)，利用電弧熱將鋼板熔化吹落，但由于對(duì)鋼板氧化效果及效率不夠，得到的割口 不連續(xù)，制約了該藥芯割絲的切割效果。
[0004] 本發(fā)明人通過(guò)積極持久并且有益的試驗(yàn)，以碳酸氫鈉與白云石組合造氣為水下待 切割鋼板提供氣體保護(hù)，以高效率造氧的高氯酸鉀作為藥芯中的氧氣供給源，實(shí)現(xiàn)氣體保 護(hù)與氧化作用的協(xié)調(diào)進(jìn)行，利用高氯酸鉀與鋁粉反應(yīng)產(chǎn)生的高熱量輔助加熱待切割鋼板， 有效地實(shí)現(xiàn)了水下電弧切割。同時(shí)在藥芯成分中添加易電離的稀土氧化物，以改善藥芯割 絲的引弧性能并提高電弧燃燒的穩(wěn)定性。藥芯各成分在水下切割過(guò)程中無(wú)毒害作用。本發(fā) 明到目前為止，尚未見(jiàn)相關(guān)報(bào)導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了解決和克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問(wèn)題和缺陷，以實(shí)現(xiàn) 對(duì)低碳鋼以及低合金鋼板的自保護(hù)水下濕式電弧切割，而提供一種用于自保護(hù)水下濕式電 弧切割的高效產(chǎn)熱環(huán)保型藥芯割絲及其制備方法。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用低碳鋼帶作為外層包裹材料，藥芯材料由各種藥 粉組成。利用其電弧產(chǎn)生的熱量以及藥芯成分化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的高熱量來(lái)加熱和熔化待切割 鋼板；通過(guò)在藥芯配方中添加適量的造氣劑，利用其產(chǎn)生的氣體排開(kāi)周?chē)?，?duì)待切割處起 保護(hù)作用；通過(guò)添加足量的氧化劑，在切割時(shí)利用其發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)釋放氧氣將鋼板氧化， 借助氣體流的作用力吹落氧化渣，從而形成割口；并通過(guò)添加適量且有效的穩(wěn)弧劑，改善藥 芯割絲的引弧性能并提高電弧燃燒的穩(wěn)定性，使切割能有效持續(xù)進(jìn)行。藥芯中各成分均來(lái) 源廣泛，化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物簡(jiǎn)單且切割過(guò)程無(wú)毒害作用。
[0007] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的的具體技術(shù)方案是：
[0008] 一種用于水下濕式電弧切割的高效產(chǎn)熱藥芯割絲，由藥芯和外層鋼帶組成，其特 征是，所述藥芯按質(zhì)量百分比由藥粉：碳酸氫鈉為4~7%，白云石為10~18%，鋁粉為 10~20%，稀土氧化物為0. 05~1. 5%，其余為高氯酸鉀組成，總質(zhì)量百分比為100%。
[0009] 其中所述碳酸氫鈉與所述白云石兩種藥粉的質(zhì)量之比不超過(guò)0.4 : 1。
[0010] 其中所述稀土氧化物為氧化鑭或氧化鈰。
[0011] 其中所述的鋁粉的粒徑為100%過(guò)80目篩、過(guò)160目篩小于10%，所述的其余藥 粉的粒徑為過(guò)100目篩。
[0012] 其中所述的外層鋼帶的材質(zhì)為低碳鋼，厚度為0. 4~0. 6mm。
[0013] 上述的一種用于水下濕式電弧切割的高效產(chǎn)熱藥芯割絲的制備方法，包括如下步 驟：
[0014] (1)按配比稱取藥粉，先將高氯酸鉀與碳酸氫鈉、白云石混合均勾，再加入稀土氧 化物混合均勻，最后加入鋁粉混合均勻；
[0015] (2)將混合均勻的藥粉進(jìn)行烘干，烘干溫度不超過(guò)50°C ;
[0016] (3)采用成型機(jī)將外層鋼帶制成U型槽狀，將藥粉填充到U型槽中，合攏槽口，藥粉 填充率控制在18~25% ;
[0017] (4)采用拉絲機(jī)逐道拉拔，得到藥芯割絲。
[0018] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果主要是：
[0019] (1)在水下濕式電弧切割場(chǎng)合，利用水下電弧產(chǎn)生的熱量來(lái)加熱熔化待切割鋼板， 但切割過(guò)程所需的電壓以及電流較大，電能消耗嚴(yán)重且極不安全。本發(fā)明在藥芯中添加高 效鋁熱劑（高熱劑），利用其化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的高熱量與電弧熱共同作用使得待切割處鋼板 熔化，從而有效節(jié)約切割電能，降低切割成本，且減少安全隱患，同時(shí)藥芯配方中過(guò)量的高 氯酸鉀分解供氧，將熔化的鋼板氧化并吹離從而形成割口。
[0020] 表1幾種常用的鋁熱劑及其反應(yīng)放熱效率
[0021]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于水下濕式電弧切割的高效產(chǎn)熱藥芯割絲，由藥芯和外層鋼帶組成，其特征 是，所述藥芯按質(zhì)量百分比由藥粉：碳酸氫鈉為4~7%，白云石為10~18%，鋁粉為10~ 20%，稀土氧化物為0. 05~1. 5%，其余為高氯酸鉀組成，總質(zhì)量百分比為100%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水下濕式電弧切割的高效產(chǎn)熱藥芯割絲，其特征是，所 述碳酸氫鈉與所述白云石兩種藥粉的質(zhì)量之比不超過(guò)0.4 : 1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水下濕式電弧切割的高效產(chǎn)熱藥芯割絲，其特征是，所 述稀土氧化物為氧化鑭或氧化鈰。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水下濕式電弧切割的高效產(chǎn)熱藥芯割絲，其特征是，所 述的鋁粉的粒徑為100%過(guò)80目篩、過(guò)160目篩小于10%，所述的其余藥粉的粒徑為過(guò)100 目篩。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水下濕式電弧切割的高效產(chǎn)熱藥芯割絲，其特征是，所 述的外層鋼帶的材質(zhì)為低碳鋼，厚度為〇. 4~0. 6mm。
6. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水下濕式電弧切割的高效產(chǎn)熱藥芯割絲的制備方 法，其特征是，包括如下步驟： (1) 按配比稱取藥粉，先將高氯酸鉀與碳酸氫鈉、白云石混合均勻，再加入稀土氧化物 混合均勻，最后加入鋁粉混合均勻； (2) 將混合均勻的藥粉進(jìn)行烘干，烘干溫度不超過(guò)50°C ; (3) 采用成型機(jī)將外層鋼帶制成U型槽狀，將藥粉填充到U型槽中，合攏槽口，藥粉填充 率控制在18~25% ; (4) 采用拉絲機(jī)逐道拉拔，得到藥芯割絲。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于水下濕式電弧切割的高效產(chǎn)熱藥芯割絲及其制備方法。該藥芯割絲由藥芯和外層鋼帶組成，其特征是，所述藥芯按質(zhì)量百分比由藥粉：碳酸氫鈉為4～7％，白云石為10～18％，鋁粉為10～20％，稀土氧化物為0.05～1.5％，其余為高氯酸鉀組成，總質(zhì)量百分比為100％。制備步驟是，按配比稱取藥粉，先將高氯酸鉀與碳酸氫鈉、白云石混合均勻，再加入稀土氧化物混合均勻，最后加入鋁粉混合均勻；將混合均勻的藥粉進(jìn)行烘干，烘干溫度不超過(guò)50℃；采用成型機(jī)將外層鋼帶制成U型槽狀，將藥粉填充到U型槽中，合攏槽口，藥粉填充率控制在18～25％；最后采用拉絲機(jī)逐道拉拔，得到藥芯割絲。該藥芯割絲用于切割水下低碳鋼和低合金鋼，切割過(guò)程無(wú)需額外供氧，且無(wú)毒害作用。
【IPC分類】B23K35-40, B23K35-368, B23K28-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104722960
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510130291
【發(fā)明人】王儉辛, 王加友, 劉大雙, 黎文航, 施佳慧, 朱青, 顧早立
【申請(qǐng)人】江蘇科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年3月24日