CN110900035B - 一种适用于水下的无电切割材料 - Google Patents

一种适用于水下的无电切割材料 Download PDF

Info

Publication number
CN110900035B
CN110900035B CN201911142389.2A CN201911142389A CN110900035B CN 110900035 B CN110900035 B CN 110900035B CN 201911142389 A CN201911142389 A CN 201911142389A CN 110900035 B CN110900035 B CN 110900035B
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
silicon
cutting material
follows
caf
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911142389.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110900035A (zh
Inventor
吴长春
崔加鑫
齐飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Junhaoyuan Environmental Protection Technology Co ltd
Original Assignee
Shandong Junhaoyuan Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Junhaoyuan Environmental Protection Technology Co ltd filed Critical Shandong Junhaoyuan Environmental Protection Technology Co ltd
Priority to CN201911142389.2A priority Critical patent/CN110900035B/zh
Publication of CN110900035A publication Critical patent/CN110900035A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110900035B publication Critical patent/CN110900035B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053—Fe as the principal constituent

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种适用于水下的无电切割材料，所述无电切割材料由粉末状的高热剂、造渣剂、合金剂混合而成，所述高热剂为：Fe3O4、MnO2、Al和SiO2；所述造渣剂为：CaO和CaF2；所述合金剂为硅钡合金和Ni；具体的组分成分以及重量份数为：Fe3O455～60份，MnO27.5～10份，Al18.5～23份，SiO22～3份，CaO3～5份，CaF22～3份，硅钡合金5～7份和Ni1～2份。本发明提供的无电切割材料用于水下切割金属工件，其产生的热量能够令被切割金属局部熔融，反应产生的高速金属射流与水联合作用，可以将熔融金属移除，以达到水下切割目的。

Description

一种适用于水下的无电切割材料
技术领域
本发明涉及一种无电切割材料，具体涉及一种适用于水下的无电切割材料。
背景技术
水下切割技术在水下生产设施的处置中，在公路铁路桥梁和港口建设中，在水利水电大坝领域水工建筑物的安全运行维护中，特别是在船舶航运应急排故及清航拆除水下金属结构等水下工程中起着重要作用。现有技术主要有水下***切割、水下热切割、水下机械切割等。
上述各项技术中，水下***切割所需要的材料受到管控，需要专业单位实施，审批手续繁杂，并且存在一定的安全隐患；而水下热切割、水下机械切割等则需要电源或电源与氧气共同作用，对设备有较为严格的要求，同时由于设备限制使得操作不够灵活，很多场景下无法实施作业。
因此，开发一种能够不依赖外界能源与设备就可以实现水下切割的切割材料具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术中的问题，提供一种适用于水下的无电切割材料。
本发明的上述技术目的，是通过以下技术方案实现的：
一种适用于水下的无电切割材料，所述无电切割材料由粉末状的高热剂、造渣剂、合金剂混合而成，所述高热剂为：Fe3O4、MnO2、Al和SiO2；所述造渣剂为：CaO和CaF2；所述合金剂为硅钡合金和Ni；具体的组分成分以及重量份数为：Fe3O455～60份，MnO27.5～10份，Al18.5～23份，SiO22～3份，CaO3～5份，CaF22～3份，硅钡合金5～7份和Ni1～2份。
作为一个优选的技术方案，所述无电切割材料由粉末状的高热剂、造渣剂、合金剂混合而成，所述高热剂为：Fe3O4、MnO2、Al和SiO2；所述造渣剂为：CaO和CaF2；所述合金剂为硅钡合金和Ni；具体的组分成分以及重量份数为：Fe3O456.5份，MnO28份，Al19份，SiO22.5份，CaO3.7份，CaF22.5份，硅钡合金6.3份和Ni1.5份。应用上述组份混合物制成无电切割装置后，可以在室温为20℃时，在水下30米深度，对直径为10毫米的Q235圆钢实施切割，切割时间约10秒。
作为一个优选的技术方案，所述无电切割材料由粉末状的高热剂、造渣剂、合金剂混合而成，所述高热剂为：Fe3O4、MnO2、Al和SiO2；所述造渣剂为：CaO和CaF2；所述合金剂为硅钡合金和Ni；具体的组分成分以及重量份数为：Fe3O458份，MnO28份，Al19份，SiO22.2份，CaO3.5份，CaF22份，硅钡合金5.5份和Ni2份。应用上述组份混合物制成无电切割装置后，可以在室温为20℃时，在水下30米深度，对直径为10毫米的Q235圆钢实施切割，切割时间约7秒。
作为一个优选的技术方案，所述无电切割材料由粉末状的高热剂、造渣剂、合金剂混合而成，所述高热剂为：Fe3O4、MnO2、Al和SiO2；所述造渣剂为：CaO和CaF2；所述合金剂为硅钡合金和Ni；具体的组分成分以及重量份数为：Fe3O455份，MnO28份，Al19份，SiO22份，CaO5份，CaF23份，硅钡合金6份和Ni2份。应用上述组份混合物制成无电切割装置后，可以在室温为20℃时，在水下20米深度，对直径为10毫米的Q235圆钢实施切割，切割时间约10秒。
作为一个优选的技术方案，所述无电切割材料由粉末状的高热剂、造渣剂、合金剂混合而成，所述高热剂为：Fe3O4、MnO2、Al和SiO2；所述造渣剂为：CaO和CaF2；所述合金剂为硅钡合金和Ni；具体的组分成分以及重量份数为：Fe3O460份，MnO28份，Al18.5份，SiO22份，CaO3份，CaF22份，硅钡合金5.5份和Ni 1份。应用上述组份混合物制成无电切割装置后，可以在室温为18℃时，在水下30米深度，对直径为10毫米的Q235圆钢实施切割，切割时间约10秒。
作为一个优选的技术方案，所述硅钡合金中Ba、Si的质量百分比为：Ba≥30％，Si≤35％。
作为一个优选的技术方案，所述无电切割材料中各种组分的粉末粒度为-200目～-100目。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
1、本发明提供的无电切割材料用于水下切割金属工件，在目前的现有技术中未见有报道，为一种无需提供外界能源如电源、气源，无需提供额外大型辅助设备，即可实施切割的无电切割材料，装填有无电切割材料的无电切割装置使用时操作简单，方便携带，点燃方便，在水下使用的范围广泛，应用于公路铁路桥梁、港口建设和水利水电大坝领域的水工建筑物的安全运行维护中，也应用于船舶航运应急排故及清航拆除水下金属结构等水下工程中的水下生产设施的处置中，还可应用于应急抢险、重大水灾后实施救援中。
2、本发明的无电切割材料由粉末状的高热剂、造渣剂、合金剂混合而成，高热剂在发生燃烧合成反应时产生大量的热量，热量使得母材熔化，反应温度可以达到3500℃以上，可以将水下待切割的金属物瞬间局部熔融；燃烧合成反应时还产生单质Fe、Mn和Si，连同造渣剂中的CaO、CaF2和合金剂中的硅钡合金、Ni，与被熔融的金属熔液共同形成了小熔池；造渣剂与合金剂的共同作用降低了反应生成的金属和熔渣混合物的熔点，有效增加了熔池深度；在反应吹力和水的共同作用下，水下被切割金属被局部移除，从而形成切口。
其中，金属Ni改善了金属熔液的流动性；硅钡合金起到脱氧脱硫的作用；CaO、CaF2与硅钡合金脱氧脱硫后的产物，以及主反应生成的Al2O3，共同形成熔渣，便于与金属分离，使切口光滑。
3、无电切割技术是基于自蔓延技术发展而成的切割技术，由于自蔓延反应不需要氧气，因此在水下依然可以持续进行，其产生的热量能够令被切割金属局部熔融，反应产生的高速金属射流与水联合作用，可以将熔融金属移除，以达到水下切割目的。
4、本发明提供的适用于水下的无电切割材料的组分以及重量份数是一个整体，该整体中任何组分的改变或者组分重量份数的改变都会改变本发明的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述的仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为水下无电切割装置示意图。
图中，1-引火触点，2-无电切割炬，3-引火导线，4-点火启动开关，5-电子点火手柄。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
请参阅图1，水下无电切割装置包括无电切割炬2、电子点火手柄5。其中，无电切割炬2是由本发明的适用于水下的无电切割材料混合粉末经压力成型的柱体和密封外壳中组成，柱体设置于密封外壳外，在无电切割材料混合粉末压制的柱体中，预先埋置引火触点1和引火导线3；无电切割炬2通过螺纹与电子点火手柄5连接，电子点火手柄5中安装有控制引火触点1的电源和电路，点火启动开关4设置于电子点火手柄5上，通过点火启动开关4点燃引火触点1，进而引燃引火导线3，引火导线3引燃无电切割炬2，使之发生自蔓延反应。由于自蔓延反应不需要氧气，因此在水下依然可以持续进行，其产生的热量能够令被切割金属局部熔融，反应产生的高速金属射流与水联合作用，可以将熔融金属移除，以达到水下切割目的。
本发明的工作原理和工作过程如下：
请参阅图1，操作人员在水下将安装好电子点火手柄5的无电切割炬2，对准被切割金属后，按下点火启动开关4后，通过点火启动开关4点燃引火触点1，进而引燃引火导线3，引火导线3引燃无电切割炬2，从而使无电切割炬2中的无电切割混合粉末发生自蔓延反应，其中主要的反应如下：
3Fe3O4+8Al→4Al2O3+9Fe+3168.4KJ(1)
3MnO2+4Al→2Al2O3+3Mn+1759.4KJ(2)
3SiO2+4Al→2Al2O3+3Si+769.8KJ(3)
本实施例中，所述无电切割材料由粉末状的高热剂、造渣剂、合金剂混合而成，所述高热剂为：Fe3O4、MnO2、Al和SiO2；所述造渣剂为：CaO和CaF2；所述合金剂为硅钡合金和Ni；具体的组分成分以及重量份数为：
序号 粉末名称 粉末粒度 重量份数
1 Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> -200目 56.5
2 MnO<sub>2</sub> -150目 8
3 Al -200目 19
4 SiO<sub>2</sub> -100目 2.5
5 CaO -150目 3.7
6 CaF<sub>2</sub> -150目 2.5
7 硅钡合金 -100目 6.3
8 Ni -200目 1.5
应用上述组份混合物制成无电切割装置后，可以在室温为20℃时，在水下30米深度，对直径为10毫米的Q235圆钢实施切割，切割时间约10秒，切口齐平。
本实施例的无电切割材料由粉末状的高热剂、造渣剂、合金剂混合而成，高热剂在发生燃烧合成反应时产生大量的热量，Fe3O4与Al的反应为主反应，反应产生的热量使得母材熔化，整体反应温度可以达到3500℃以上，可以将水下待切割的金属物瞬间局部熔融；燃烧合成反应时还产生单质Fe、Mn和Si，连同造渣剂中的CaO、CaF2和合金剂中的硅钡合金、Ni，与被熔融的金属熔液共同形成了小熔池；在混合物中，当主反应被启动后，在高温环境下SiO2与Al粉发生反应释放出热量，对总体反应起到提高部分能量的作用，同时生成的Si元素，与其他反应生成的金属元素共同参加冶金反应，因为Si元素与氧元素、氮元素、碳元素等都用较好的亲和力，因此能够在小熔池中起到脱氧、脱硫、降低碳的溶解度的作用；在反应吹力和水的共同作用下，水下被切割金属被局部移除，从而形成切口。
其中，金属Ni改善了金属熔液的流动性；硅钡合金起到脱氧脱硫的作用；CaO、CaF2在反应的主反应启动后，与硅钡合金脱氧脱硫后的产物，以及主反应生成的Al2O3，共同形成一种高温熔融的氧化物混合物熔渣，由于此种混合物熔渣熔点高、密度低，因此能够与金属熔液有效分离，同时还能够对金属熔液起到保温的作用，有利于增加切口处的金属熔液的流动性，使切口光滑。
实施例2：
与实施例1不同之处在于，本实施例中，所述无电切割材料具体的组分成分以及重量份数为：
Figure BDA0002281307600000071
Figure BDA0002281307600000081
应用上述组份混合物制成无电切割装置后，可以在室温为20℃时，在水下30米深度，对直径为10毫米的Q235圆钢实施切割，切割时间约7秒，切口齐平。
实施例3：
与实施例1不同之处在于，本实施例中，所述无电切割材料具体的组分成分以及重量份数为：
序号 粉末名称 粉末粒度 重量份数
1 Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> -200目 55
2 MnO<sub>2</sub> -150目 8
3 Al -200目 19
4 SiO<sub>2</sub> -100目 2
5 CaO -150目 5
6 CaF<sub>2</sub> -150目 3
7 硅钡合金 -100目 6
8 Ni -200目 2
应用上述组份混合物制成无电切割装置后，可以在室温为20℃时，在水下20米深度，对直径为10毫米的Q235圆钢实施切割，切割时间约10秒，切口齐平。
实施例4：
与实施例1不同之处在于，本实施例中，所述无电切割材料具体的组分成分以及重量份数为：
序号 粉末名称 粉末粒度 重量份数
1 Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> -200目 60
2 MnO<sub>2</sub> -150目 8
3 Al -200目 18.5
4 SiO<sub>2</sub> -100目 2
5 CaO -150目 3
6 CaF<sub>2</sub> -150目 2
7 硅钡合金 -100目 5.5
8 Ni -200目 1
应用上述组份混合物制成无电切割装置后，可以在室温为18℃时，在水下30米深度，对直径为10毫米的Q235圆钢实施切割，切割时间约10秒，切口齐平。
上述实施例1-4中，所使用的的各组分为：纯度≥96％Fe3O4、纯度≥99％MnO2、纯度≥99％Al、纯度≥98％SiO2、分析纯CaO、分析纯CaF2、纯度≥96％Ni。硅钡合金中Ba、Si的质量百分比为：Ba≥30％，Si≤35％。
本发明的被切割工件除了Q235圆钢外，还可以更加容易的切割铜、铁、镁合金、铝合金等其他的在水中的金属工件。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种适用于水下的无电切割材料，其特征在于，所述无电切割材料由粉末状的高热剂、造渣剂、合金剂混合而成，所述高热剂为：Fe3O4、MnO2、Al和SiO2；所述造渣剂为：CaO和CaF2；所述合金剂为硅钡合金和Ni；具体的组分成分以及重量份数为：Fe3O455～60份，MnO27.5～10份，Al18.5～23份，SiO22～3份，CaO3～5份，CaF22～3份，硅钡合金5～7份和Ni1～2份；所述硅钡合金中Ba、Si的质量百分比为：Ba≥30％，Si≤35％。
2.根据权利要求1所述的一种适用于水下的无电切割材料，其特征在于，所述无电切割材料由粉末状的高热剂、造渣剂、合金剂混合而成，所述高热剂为：Fe3O4、MnO2、Al和SiO2；所述造渣剂为：CaO和CaF2；所述合金剂为硅钡合金和Ni；具体的组分成分以及重量份数为：Fe3O456.5份，MnO28份，Al19份，SiO22.5份，CaO3.7份，CaF22.5份，硅钡合金6.3份和Ni1.5份。
3.根据权利要求1所述的一种适用于水下的无电切割材料，其特征在于，所述无电切割材料由粉末状的高热剂、造渣剂、合金剂混合而成，所述高热剂为：Fe3O4、MnO2、Al和SiO2；所述造渣剂为：CaO和CaF2；所述合金剂为硅钡合金和Ni；具体的组分成分以及重量份数为：Fe3O458份，MnO28份，Al19份，SiO22.2份，CaO3.5份，CaF22份，硅钡合金5.5份和Ni2份。
4.根据权利要求1所述的一种适用于水下的无电切割材料，其特征在于，所述无电切割材料由粉末状的高热剂、造渣剂、合金剂混合而成，所述高热剂为：Fe3O4、MnO2、Al和SiO2；所述造渣剂为：CaO和CaF2；所述合金剂为硅钡合金和Ni；具体的组分成分以及重量份数为：Fe3O455份，MnO28份，Al19份，SiO22份，CaO5份，CaF23份，硅钡合金6份和Ni2份。
5.根据权利要求1所述的一种适用于水下的无电切割材料，其特征在于，所述无电切割材料由粉末状的高热剂、造渣剂、合金剂混合而成，所述高热剂为：Fe3O4、MnO2、Al和SiO2；所述造渣剂为：CaO和CaF2；所述合金剂为硅钡合金和Ni；具体的组分成分以及重量份数为：Fe3O460份，MnO28份，Al18.5份，SiO22份，CaO3份，CaF22份，硅钡合金5.5份和Ni1份。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种适用于水下的无电切割材料，其特征在于，所述无电切割材料中各种组分的粉末粒度为-200目～-100目。
CN201911142389.2A 2019-11-20 2019-11-20 一种适用于水下的无电切割材料 Active CN110900035B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911142389.2A CN110900035B (zh) 2019-11-20 2019-11-20 一种适用于水下的无电切割材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911142389.2A CN110900035B (zh) 2019-11-20 2019-11-20 一种适用于水下的无电切割材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110900035A CN110900035A (zh) 2020-03-24
CN110900035B true CN110900035B (zh) 2021-03-26

Family

ID=69818228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911142389.2A Active CN110900035B (zh) 2019-11-20 2019-11-20 一种适用于水下的无电切割材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110900035B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113004106B (zh) * 2021-05-11 2022-07-22 山东军浩苑环保科技有限公司 一种用于无电切割的引火药和引火线及其制备方法
CN114956920A (zh) * 2022-04-14 2022-08-30 成都银河动力有限公司 一种水下切割用破障药柱及制备方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4416444A (en) * 1983-03-28 1983-11-22 Brower Jerome S Underwater cutting rod
CN103182609B (zh) * 2011-12-27 2015-09-30 中国人民解放军军械工程学院 一种钢结构件切割用燃烧型切割弹
CN102699556B (zh) * 2012-01-12 2015-05-06 柳吉兰 一种水下切割材料
CN104907714B (zh) * 2015-05-25 2017-02-01 山东军浩苑环保科技有限公司 一种用于金属工件快速切割的无电切割焊药及含有该焊药的切割笔
CN106238933B (zh) * 2015-06-11 2019-02-12 中国人民解放军军械工程学院 一种实心热剂切割弹
CN106312342B (zh) * 2016-09-30 2019-10-18 山东军浩苑环保科技有限公司 一种用于金属工件快速切割的无电切割笔
CN109020769A (zh) * 2018-10-12 2018-12-18 南京林业大学 一种电子切割装置及金属熔断剂药柱

Also Published As

Publication number Publication date
CN110900035A (zh) 2020-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110900035B (zh) 一种适用于水下的无电切割材料
RU2719977C2 (ru) Улучшенный шлак от производства цветных металлов
CN113174506B (zh) 适于镁锂合金的精炼熔剂及其制备方法
CN104894412A (zh) 一种铜及铜合金熔炼过程中的除杂方法
CN105177335B (zh) 一种用于铝合金生产的合金元素添加剂及其制备方法
US5171378A (en) Aluminum welding process and mixture of reactants for use in such process
CN104120261A (zh) 一种铝热还原-熔渣精炼制备难混溶合金铸锭的方法
CN110129565A (zh) 以铝灰为原料空心电极送料制取硅铁合金的方法
CN110280892B (zh) 一种金属棒内芯式自蔓延焊笔及其制备方法
CN114032408B (zh) 铬添加剂、铝合金及相关制备方法
CN108326466B (zh) 一种高导电铝热焊粉
CN103962749A (zh) 一种无电焊条
CN110004300A (zh) 以铝灰为原料等离子体射流送料制取硅铁合金的方法
US3893846A (en) Slag forming agent for steel making
Safronov et al. SHS ferroaluminum obtained from the disperse waste of engineering
KR101469678B1 (ko) 연속 테르밋 반응을 이용한 저탄소메탈망간 또는 저탄소페로망간 제조방법
CN103276121B (zh) 一种减少钢渣热闷响爆的安全工艺
US3881917A (en) Method of refining steel
CN1110330A (zh) 含锰硅的铁合金中频电炉冶炼方法
US2402947A (en) Flux-forming fuel and process for thermally working minerals therewith
GB1579978A (en) Production of yttrium
ES340018A1 (es) Procedimiento para el refino y soldadura de acero u otro metal.
JPS6151616B2 (zh)
CN107755855B (zh) 一种无氧水下切割电极及水下钢材切割方法
RU2226556C1 (ru) Брикет для раскисления и рафинирования стали

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant