專利名稱：一種水下快速切割材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于用于水下快速切割的金屬材料切割技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種水下快速切割材料。
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(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?，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(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公開了ー種快速切割材料，ー種快速切割材料，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エ藝制備而成的鋼管，鋼管內(nèi)外采用電鍍エ藝各鍍有O. 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(jì)，C O. 05% O. 11%，Si彡O. 03%，Mn O. 25% O. 50%，P < O. 035%, S ^ O. 035%,Ni く O. 25%, Cr く O. 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O. 4 2%,余量為鐵粉。但是,該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。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。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(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，提供一種無需切割燃?xì)夂颓懈铍娫矗懈钚矢?，切割?duì)象范圍廣，攜帯方便、安全，操作簡單且成本低的水下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。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種水下快速切割材料，其特征在于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，外部的切割管材由復(fù)合金屬帶繞制而成，并由此實(shí)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)。進(jìn)一步地，所述復(fù)合金屬帶的上下表面采用電鍍工藝各鍍有O. Imm厚的鍍銅層。進(jìn)一步地，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。本實(shí)用新型的有益效果是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?)通過改變外皮的材料，特別是采用鋁做外皮后，增強(qiáng)了切割材料的易燃性，使得其燃燒過程中放出的能量進(jìn)一步提高；4)切割效率高，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，現(xiàn)有技術(shù)中的水下切割方式僅能在水下5米的范圍內(nèi)進(jìn)行，而本實(shí)用新型所述的切割材料甚至在超過60米水深的水下進(jìn)行作業(yè)，同時(shí)，該材料不像氧-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是切割管材為鋼管構(gòu)成的水下快速切割材料示意圖；附圖2是切割管材為復(fù)合金屬帶構(gòu)成的水下快速切割材料的橫截面示意圖；附圖3是規(guī)格I的水下快速切割材料的橫截面示意圖；附圖4是規(guī)格2的水下快速切割材料的橫截面示意圖；附圖5是規(guī)格3的水下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(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖I 6對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述本實(shí)用新型所述的一種水下快速切割材料，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)有一層絕緣層；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，所述外皮包括兩種材料，一種外皮為低碳鋼鋼帶，另一種外皮為鋁帶，兩種不同外皮材料的切割絲材的比例為2 : I 6 : 1，所述粉芯以重量百分比計(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。本實(shí)用新型中切割絲材中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?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越大，但超過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%。本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式中，一種外皮為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(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。另外一種外皮材料為鋁。根據(jù)工程應(yīng)用的不同需求，外皮鋼帶還可以為低碳鋼08F鋼帶以重量百分比計(jì)，C O. 05% O. 11%, Si 彡 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)。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 :選用壁厚約O. 7mm的鍛壓無縫鋼管，再采用電鍍工藝，在其內(nèi)外兩側(cè)鍍上約厚O. Imm的鍍銅層，或者制備出具有銅-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工藝各鍍有O. Imm厚的鍍銅層。制備復(fù)合金屬帶，可采用鍛壓工藝制備成厚度為O. 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)有一層絕緣層，是由一種聚乙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O. 9mm ;內(nèi)徑5. 2mm,外徑7mm,制備的切割管材長約為600mmo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 :選用壁厚約O. 8mm的鍛壓無縫鋼管，再采用電鍍工藝，在其內(nèi)外兩側(cè)鍍上約厚O. Imm的鍍銅層，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。[0035]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 :選用壁厚約O. 8mm的鍛壓無縫鋼管，再采用電鍍工藝，在其內(nèi)外兩側(cè)鍍上約厚O. Imm的鍍銅層，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8臟，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600_，共7根裝配在切割管材中。經(jīng)過試驗(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(jī)，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、封口、拔絲、校直和剪切工序，即得切割絲材；制備絲材速度為約40m/min,校直速度約為5m/min。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；采用聚乙烯膠帶纏繞在切割管材外側(cè)作為絕緣層。將3根切割絲材裝配至所述切割管材內(nèi)腔中，形成水下快速切割材料，其中，兩根為低碳鋼外皮，一根為鋁外皮。其中，切割管材也可以使用前述的銅-鐵-銅三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合管材，由復(fù)合金屬帶繞制而成的切割管材可實(shí)現(xiàn)切割管材的柔性彎曲，并如軟繩般盤繞在一起。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 %采用上述方法制備而成的水下快速切割材料，對(duì)在水深I(lǐng)米處厚20mm的45#鋼板進(jìn)行切割試驗(yàn)，切割速度為O. 6mm/so實(shí)施例2本實(shí)施方式與實(shí)施例I不同的是將將Al粉、Fe粉、Cu2O粉、CuO粉和稀土鈰按如表2所示的含量配比混合均勻，將5根切割絲材裝配在切割管材內(nèi)腔中，其中，4根為鋼外皮，I根為鋁外皮，制備絲材速度為約120m/min，校直速度約為22m/min。[0051]表2
粉芯成分重量百分比％
Cu2O 粉 20%
CuO 粉5%
鋁粉5% 稀土鈰 7%采用上述方法制備而成的水下快速切割材料，對(duì)在水深I(lǐng)米處厚20mm的45#鋼板進(jìn)行切割試驗(yàn)，切割速度為I. 4mm/sο其中，切割管材也可以使用前述的銅-鐵-銅三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合管材，由復(fù)合金屬帶繞制而成的切割管材可實(shí)現(xiàn)切割管材的柔性彎曲，并如軟繩般盤繞在一起。實(shí)施例3本實(shí)施方式與實(shí)施例I不同的是將將Al粉、Fe粉、Cu2O粉、CuO粉和稀土鈰按如表3所示的含量配比混合均勻，管材中含有7根絲材時(shí)候，其中可以有I 3根是鋁外皮包金屬粉的，其余的是鐵外皮包金屬粉的，制備絲材速度為約80m/min，校直速度約為18m/min0其中，切割管材也可以使用前述的銅-鐵-銅三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合管材，由復(fù)合金屬帶繞制而成的切割管材可實(shí)現(xiàn)切割管材的柔性彎曲，并如軟繩般盤繞在一起。表 3
粉芯成分重量百分比％
Cu2O 粉 10%
CuO 粉25%
鋁粉2%
稀土鈰 7%采用上述方法制備而成的水下快速切割材料，對(duì)在水深I(lǐng)米處厚20mm的45#鋼板進(jìn)行切割試驗(yàn)，切割速度為2. 5mm/s。本實(shí)用新型的材料可以應(yīng)用于水下金屬材料或非金屬材料的切割；通常非金屬材料可以為混凝土、磚或巖石，另外，由于復(fù)合金屬帶繞制而成的切割管材可實(shí)現(xiàn)切割管材的柔性彎曲，因此，其長度可不受水下環(huán)境及設(shè)備的限制。
權(quán)利要求1.一種水下快速切割材料，其特征在于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,外部的切割管材由復(fù)合金屬帶繞制而成，并由此實(shí)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)。
2.一種如權(quán)利要求I所述的水下快速切割材料，其特征在于所述復(fù)合金屬帶的上下表面采用電鍍エ藝各鍍有O. Imm厚的鍍銅層。
3.—種如權(quán)利要求I所述的水下快速切割材料，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。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種水下快速切割材料，其特征在于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)有一層絕緣層；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，外部的切割管材由復(fù)合金屬帶繞制而成，并由此實(shí)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)。該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，無需切割燃?xì)夂颓懈铍娫?，切割效率高，切割?duì)象范圍廣，攜帶方便，操作簡單且成本低。
文檔編號(hào)B23K9/013GK202591849SQ201220013289
公開日2012年12月12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