專利名稱：一種水下手工快速切割材料的制備方法
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，涉及一種手工水下快速切割材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，隨著海洋的開(kāi)發(fā)，大量的海上建筑被建造，同時(shí)，也必將造成大量的廢舊碼頭、廢棄鉆井平臺(tái)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(diǎn)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。現(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術(shù)，目前常用的水下切割技術(shù)有氧-可燃?xì)馇懈睢⑺卵?弧切割、金屬-電弧切割、水下機(jī)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(jī)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(jià)昂貴、龐大不易便攜，而爆炸切割危險(xiǎn)性較大。專利申請(qǐng)CN201010536018. 5公開(kāi)了一種手工快速切割材料，一種手工快速切割材料，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)，其中所述切割管材是采用鍛壓工藝制備而成的鋼管，鋼管內(nèi)外采用電鍍工藝各鍍有0. Imm厚的鍍銅層；所述切割絲材長(zhǎng)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(jì)，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(jì)，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(wú)法滿足其在水下進(jìn)行切割。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(kāi)發(fā)一種無(wú)需切割燃?xì)夂颓懈铍娫?，切割速度快，安全，攜帶方便、操作簡(jiǎn)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(duì)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(wú)需切割燃?xì)夂颓懈铍娫矗懈钚矢?，切割?duì)象范圍廣，攜帶方便、安全，操作簡(jiǎn)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的制備方法，其特征在于 步驟I、混料攪拌機(jī)將Al粉、Fe粉、Cu2O粉、CuO粉和稀土鈰按以重量百分比計(jì)，組成為Cu2O粉3 20%，CuO粉5 25%，Al粉2 10%，稀土鈰I 7%，余量為Fe粉的配比混合均勻；準(zhǔn)備好鋼帶和鋁帶，所述鋼帶為SPCC-SD型冷軋鋼帶，其化學(xué)成分為以重量百分比計(jì)，C彡0. 15%, Mn ( 0. 60%, P ^ 0. 1%, S ^ 0. 025%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)；步驟2、通過(guò)多功能粉芯絲材成型機(jī)，利用鋼帶和鋁帶，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(guò)裁帶、軋帶、填粉、封口、拔絲、校直和剪切工序，分別制得利用鋼帶和鋁帶包覆的切割絲材；步驟3、采用鍛壓工藝制備而成的鋼管作為外部的切割管材，鋼管內(nèi)外采用電鍍工藝各鍍有0. Imm厚的鍍銅層；將聚乙烯膠帶纏繞在切割管材外側(cè)或?qū)h(huán)氧樹(shù)脂涂敷在切割管材外側(cè)而形成具有絕緣和防水功能絕緣層；步驟4、將多根切割絲材裝配至所述切割管材內(nèi)腔并形成空中結(jié)構(gòu)，形成水下手工快速切割材料。
進(jìn)一步地，制備絲材的速度為40-120m/min，校直速度約為5_22m/min。進(jìn)一步地，步驟4中，為了在切割管材中心位置形成中空結(jié)構(gòu)，可先在中心位置處插入一根多余的切割絲材，在纏繞外部復(fù)合金屬帶后，再將中心位置多余的一根切割絲材抽出。進(jìn)一步地，步驟I中用F08鋼帶代替SPCC-SD型冷軋鋼帶，低碳鋼F08鋼帶化學(xué)組成為以重量百分比計(jì)，C 0.05% 0. 11%，Si彡0.03%，Mn 0.25% 0.50%，P彡0. 035%, S彡0. 035%, Ni ( 0. 25%, Cr ( 0. 10%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的有益效果是I)便攜性，整個(gè)系統(tǒng)主要有引弧電源、工業(yè)氧氣瓶、切割槍等，切割過(guò)程中，蓄電池引弧電源、工業(yè)氧氣瓶處在水面以上，操作人員只需要攜帶切割槍和切割材料在水下工作，單人就可以攜帶，不必像機(jī)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(kāi)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(duì)工件進(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(guò)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(huì)對(duì)操作人員造成危害，安全性高；4)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。5)切割對(duì)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)一步持續(xù)燃燒，因此，不像氧-乙炔火焰那樣受所切割對(duì)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(duì)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。7)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(guò)程的穩(wěn)定性，防止局部絲料燃燒過(guò)度帶來(lái)的不利影響。


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是水下手工快速切割系統(tǒng)的示意圖；附圖4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5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6是規(guī)格3的水下手工快速切割材料的橫截面示意圖。其中，I-切割管材；2_切割絲材；3_絲材外皮；4_絕緣層；5_閘刀開(kāi)關(guān)；6_24V蓄電池引弧電源；7-導(dǎo)線；8_銅引弧板；9_碳纖維消防氧氣瓶；10_切割工件；11_水下手工快速切割材料；12_切割槍；13_氧氣氣路。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在水下手工快速切割材料的切割絲材的制備過(guò)程中，制備絲材的速度為40-120m/min，如果制絲速度慢了，效率低，制絲速度快了，容易拉斷絲材。絲材校直在絲材校直機(jī)上進(jìn)行，校直速度約為5-22m/min ;如果校直速度慢了，校直效率低，校直速度快了，絲材校直達(dá)不到要求，影響與切割管材的裝配。另外，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%，CuO粉重量百分比小于5%時(shí)，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%時(shí)，反應(yīng)劇烈，燃燒速度過(guò)快，不容易控制。Cu2O粉和CuO粉的同時(shí)加入可以使得反應(yīng)過(guò)程平穩(wěn)、持續(xù)，水下切割過(guò)程也比較平穩(wěn)。Al粉的加入是因?yàn)殇X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(shí)，對(duì)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增大，對(duì)燃燒效率的提高也越來(lái)越大，但超過(guò)7 %，對(duì)燃燒效率的提高與7 %的相比變化不大，而稀土鈰價(jià)格較高，為了節(jié)約成本，選為I 7 %。切割管材與切割絲材的裝配有尺寸配合要求，不然會(huì)造成切割管材與切割絲材燃燒的不同步，我們得出的規(guī)律是切割絲材的直徑與切割管材的壁厚之比范圍在2. I 3之間，燃燒同步性較好。這樣，采用不同規(guī)格的管材，內(nèi)裝直徑、根數(shù)不一樣的切割絲材，可以裝配成不同尺寸的手工快速切割材料，進(jìn)行切割。下面是具體的幾種手工快速切割材料的尺寸規(guī)格規(guī)格I :選用壁厚約0. 7mm的鍛壓無(wú)縫鋼管，再采用電鍍工藝，在其內(nèi)外兩側(cè)鍍上約厚0. Imm的鍍銅層。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(zhǎng)約為600mm。切割絲材直徑為2. 4mm,長(zhǎng)約為600mm，共3根裝配在切割管材中。規(guī)格2 :選用壁厚約0. 8mm的鍛壓無(wú)縫鋼管，再采用電鍍工藝，在其內(nèi)外兩側(cè)鍍上約厚0. Imm的鍍銅層。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(zhǎng)約為600mm。切割絲材直徑為2. 4mm,長(zhǎng)約為600mm，共5根裝配在切割管材中。
規(guī)格3 :選用壁厚約0. 8mm的鍛壓無(wú)縫鋼管，再采用電鍍工藝，在其內(nèi)外兩側(cè)鍍上約厚0. Imm的鍍銅層。管材總的壁厚約為Imm ;內(nèi)徑8臟,外徑IOmm,制備的切割管材長(zhǎng)約為 600mm。切割絲材直徑為2. 4mm,長(zhǎng)約為600_，共7根裝配在切割管材中。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)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，可以采用不同的重量百分比粉芯加工切割材料，例如實(shí)施例I步驟I、混料攪拌機(jī)將Al粉、Fe粉、Cu2O粉、CuO粉和稀土鈰按以重量百分比計(jì)，組 成為Cu2O粉3 20%，CuO粉5 25%，Al粉2 10%，稀土鈰I 7%，余量為Fe粉的 配比混合均勻；準(zhǔn)備好鋼帶和鋁帶，所述鋼帶為SPCC-SD型冷軋鋼帶，其化學(xué)成分為以重量百分比計(jì)，C彡0. 15%, Mn ( 0. 60%, P ^ 0. 1%, S ^ 0. 025%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)；步驟2、通過(guò)多功能粉芯絲材成型機(jī)，利用鋼帶和鋁帶，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(guò)裁帶、軋帶、填粉、封口、拔絲、校直和剪切工序，分別制得利用鋼帶和鋁帶包覆的切割絲材；步驟3、采用鍛壓工藝制備而成的鋼管作為外部的切割管材，鋼管內(nèi)外采用電鍍工藝各鍍有0. Imm厚的鍍銅層；將聚乙烯膠帶纏繞在切割管材外側(cè)或?qū)h(huán)氧樹(shù)脂涂敷在切割管材外側(cè)而形成具有絕緣和防水功能絕緣層；步驟4、將多根切割絲材裝配至所述切割管材內(nèi)腔并形成空中結(jié)構(gòu)，形成水下手工快速切割材料。其中，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，其中，兩根為低碳鋼外皮，一根為鋁外皮。另外，為了在切割管材中心位置形成中空結(jié)構(gòu)，可先在中心位置處插入一根多余的切割絲材，在纏繞外部復(fù)合金屬帶后，再將中心位置多余的一根切割絲材抽出。根據(jù)需要，也可以用F08鋼帶代替SPCC-SD型冷軋鋼帶，F(xiàn)08鋼帶化學(xué)組成為以重量百分比計(jì)，C 0. 05% 0. 11%，Si 彡 0. 03%, Mn 0. 25% 0. 50%, P 彡 0. 035%,S^O. 035%, Ni ( 0. 25%, Cr ( 0. 10%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。表I
粉芯成分重量百分比％
Cu2O 粉 3%
CuO 粉5%
鋁粉10%
手布土鋪 I %
權(quán)利要求
1.一種水下手工快速切割材料的制備方法，其特征在于 步驟I、混料攪拌機(jī)將Al粉、Fe粉、Cu2O粉、CuO粉和稀土鈰按以重量百分比計(jì)，組成為Cu2O粉3 20%，CuO粉5 25% ,Al粉2 10%，稀土鈰I 7%，余量為Fe粉的配比混合均勻；準(zhǔn)備好鋼帶和鋁帶，所述鋼帶為SPCC-SD型冷軋鋼帶，其化學(xué)成分為以重量百分比計(jì)，C≤O. 15%, Mn ≤ O. 60%, P≤ O. 1%, ≤ O. 025%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)； 步驟2、通過(guò)多功能粉芯絲材成型機(jī)，利用SPCC-SD型冷軋鋼帶和鋁帶，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(guò)裁帶、軋帶、填粉、封口、拔絲、校直和剪切工序，分別制得利用低碳鋼帶和鋁帶包覆的切割絲材； 步驟3、采用鍛壓工藝制備而成的鋼管作為外部的切割管材，鋼管內(nèi)外采用電鍍工藝各鍍有O. Imm厚的鍍銅層；將聚乙烯膠帶纏繞在切割管材外側(cè)或?qū)h(huán)氧樹(shù)脂涂敷在切割管材外側(cè)而形成具有絕緣和防水功能絕緣層； 步驟4、將多根切割絲材裝配至所述切割管材內(nèi)腔并形成空中結(jié)構(gòu)，形成水下手工快速切割材料。
2.一種如權(quán)利要求I所述的水下手工快速切割材料的制備方法，其特征在于制備絲材的速度為40-120m/min，校直速度約為5_22m/min。
3.—種如權(quán)利要求I所述的水下手工快速切割材料的制備方法，其特征在于步驟4中，為了在切割管材中心位置形成中空結(jié)構(gòu)，可先在中心位置處插入一根多余的切割絲材，在纏繞外部復(fù)合金屬帶后，再將中心位置多余的一根切割絲材抽出。
4.一種如權(quán)利要求I所述的水下手工快速切割材料的制備方法，其特征在于步驟I中用F08鋼帶代替SPCC-SD型冷軋鋼帶，低碳鋼F08鋼帶化學(xué)組成為以重量百分比計(jì)，C O. 05% O. 11%, Si ≤ O. 03%, Mn O. 25% O. 50%, P ≤O. 035%, S ≤ O. 035%,Ni ≤ O. 25%, Cr ≤ O. 10%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種水下手工快速切割材料的制備方法，步驟1、混料攪拌機(jī)將Al粉、Fe粉、Cu2O粉、CuO粉和稀土鈰按以重量百分比計(jì)，組成為Cu2O粉3～20％，CuO粉5～25％，Al粉2～10％，稀土鈰1～7％，余量為Fe粉的配比混合均勻；步驟2、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(guò)裁帶、軋帶、填粉、封口、拔絲、校直和剪切工序，即得切割絲材；步驟3、采用鍛壓工藝制備而成的鋼管作為外部的切割管材；步驟4、將多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。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(wú)需切割燃?xì)夂颓懈铍娫?，切割效率高，切割?duì)象范圍廣，攜帶方便、安全，操作簡(jiǎn)單且成本低。
文檔編號(hào)B23P15/00GK102699559SQ20121000896
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)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(qǐng)人:柳吉蘭