一種環保氣刨炭棒及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種環保氣刨炭棒及其制備方法，該制備方法包括制備混合原料、炭棒毛坯成型、碳棒熱處理和石墨化處理的步驟，具有工藝簡單、成本低、易操作等優點；該環保氣刨炭棒為采用本發明環保氣刨炭棒及其制備方法制得的環保氣刨炭棒，具有顆粒細、密度高、結構緊密、抗氧化性能好、導電性好、不需要鍍銅就能滿足工業刨削、倒坡口等生產工序，具有良好的導電性能和抗氧化性能等優點，是一種打破傳統的炭弧氣刨炭棒的制備技術。
【專利說明】一種環保氣刨炭棒及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬材料的刨槽和切割【技術領域】，具體涉及一種環保氣刨炭棒及其制備方法。
【背景技術】
[0002]炭弧氣刨炭棒在我國已有三十多年的發展歷史了，從最早的JB/T8154 — 1995、JB/T8154 - 1999到現在的JB/T8154 — 2006三個標準，這些標準都只是在品種、電阻率、鍍銅尺寸、技術要求和驗收規則作了適當調整，而在最根本的切割性能、環保節能等方面沒有得到改變。隨著全球環境惡化，國家把節能減排已列為十二五重點落實的政策。傳統炭弧氣刨炭棒原料在JB/T8154 - 2006標準中規定為人造石墨、天然石墨和浙青，由于天然石墨灰分高、含炭量低，工作時必須依靠鍍銅來保障導電性及抗氧化性，由于炭弧氣刨炭棒表面鍍了一層0.04、.15mm厚的銅，會對環境造成一定的污染，同時也造成了銅資源的浪費，增加生產成本。并且，由于部分企業因技術和設備原因，鍍銅質量不好，在使用中導致使銅皮成塊剝落，剝落的銅皮成熔化狀態，在刨槽的表面形成銅斑。如果銅滲入焊縫金屬的量達到一定數值時，就會引起熱裂紋，嚴重影響焊接質量，易造成設備安全事故。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是克服現有技術存在的不足，提供一種環保氣刨炭棒及其制備方法，該制備方法的工藝簡單、成本低、易于操作，其制得的環保氣刨炭棒具有密度高、結構緊密、抗氧化性能好、導電性好、不需要鍍銅就能滿足導電性能要求；該環保氣刨炭棒具有起弧更加容易、易于加工、加工成本低等優點。
[0004]為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案:
一種環保氣刨炭棒的制備方法，包括以下步驟，
(1)按質量百分比計將40%?50%的石油焦、20%?30%的人造石墨粉、20%?30%的改質浙青和59TlO%的抗氧化粉研磨粉碎后混合均勻，得到混合原料；
(2)采用碳棒擠壓成型設備將混合原料制備成炭棒毛坯；
(3)將炭棒毛坯置于加熱爐中，在110(Tl200°C的溫度下加熱72?96小時，停止加熱后在爐內繼續保溫48、6小時，再開啟加熱爐進行冷卻，得到碳棒半成品；
(4)將碳棒半成品裝入石墨化爐中進行石墨化處理，石墨化處理的溫度為240(T2600°C、時間為60?80小時，石墨化處理后冷卻得到環保氣刨炭棒。
[0005]上述制備方法，優選的，所述混合原料中含45%的石油焦、25%的人造石墨粉、25%的改質浙青和5%的抗氧化粉。
[0006]上述制備方法，優選的，所述步驟(4)中，石墨化處理后的冷卻方式是石墨化爐停止加熱后在爐內冷卻120小時。
[0007]上述制備方法，優選的，所述步驟(2)中，碳棒擠壓成型設備采用輪擠壓法制備得到碳棒毛坯。
[0008]上述制備方法，優選的，所述加熱爐內設有冷卻裝置，所述步驟(3)中開啟加熱爐后啟動冷卻裝置進行冷卻。
[0009]上述制備方法，優選的，所述步驟(3)中，開啟加熱爐進行冷卻的時間為72小時。
[0010]上述制備方法，優選的，所述制備方法還包括在步驟(4)之后對獲得的環保氣刨炭棒進行機加工的步驟，所述機加工具體是采用無心磨床對環保氣刨炭棒進行加工，使其直線度為±0.1mm，直徑精度為±0.03mm，表面光潔度為3.2級。
[0011]作為同一技術構思，本發明還提供一種環保氣刨炭棒，所述環保氣刨炭棒為上述環保氣刨炭棒的制備方法制得的環保氣刨炭棒。
[0012]上述環保氣刨炭棒，優選的，所述環保氣刨炭棒為圓柱形，且環保氣刨炭棒一端的端部成型有半徑為1.5mnT3mm的圓弧角或者ImmX25°的倒角。
[0013]與現有技術相比，本發明的優點在于:本發明環保氣刨炭棒的制備方法工藝簡單、成本低、易于操作控制，其采用石油焦、人造石墨粉、改質浙青和抗氧化粉作為原料，相比于傳統制備工藝，原料的含碳量大大提高，可達96%以上，且原料成本更低，可以降低至同規格型號的傳統碳弧氣刨炭棒成本的85%。制得的環保氣刨炭棒與傳統碳弧氣刨炭棒相比，性能大大提高，首先，制得的環保氣刨炭棒的電阻率低，導電性好，不需要鍍銅就能滿足導電性能要求，方便起弧，環保氣刨炭棒無鍍銅也不用清理因銅層脫落融化的銅斑、銅渣，避免出現影響焊接質量和返工的現象；其次，由于在原料中增加抗氧化粉，因此解決了傳統炭弧氣刨炭棒容易氧化的缺點，使環保氣刨炭棒的抗氧化性能大大提高，不會因在海邊等濕汽重的地方而使銅氧化，造成起弧難的現象，具有保存周期長的優點；再次，制得的環保氣刨炭棒密度高、結構緊密，且損耗也更小，使用時比傳統碳弧氣刨炭棒的損耗少10%左右；此夕卜，制得的環保氣刨炭棒純度高、抗折抗壓強度高，在使用、運輸和儲存過程中不易折斷。本發明的環保氣刨炭棒一端的端部加工成型有半徑為1.5mnT3mm的圓弧角或者1_X25°的倒角，增大了起弧接觸面積，使起弧更加容易，且環保氣刨炭棒可以采用標準套筒連接，不需要車加工臺階和內槽，節約了加工工序和生產成本，同時也提高了生產效率。
【具體實施方式】
[0014]以下結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0015]實施例:
本發明的環保氣刨炭棒的制備方法，包括以下步驟，
(1)按質量百分比計將45%的石油焦、25%的人造石墨粉、25%的改質浙青和5%的抗氧化粉研磨粉碎至合適粒度，然后混合均勻，得到均勻度較好的混合原料；
(2)采用碳棒擠壓成型設備將混合原料制備成炭棒毛坯；該碳棒擠壓成型設備為現有技術，其通過加溫、加壓，將混合原料從模具中擠出成型得到預定規格的炭棒毛坯，碳棒毛坯的規格由碳棒擠壓成型設備的模具確定。
[0016](3)將炭棒毛坯裝入專用坩堝，再置于加熱爐中，在110(Tl200°C的溫度下加熱72?96小時，確保炭棒毛坯受熱均勻、不開裂，停止加熱后在爐內繼續保溫72小時，再開啟加熱爐進行冷卻，得到碳棒半成品；
(4)將碳棒半成品裝入石墨化爐中進行石墨化處理，石墨化處理的溫度為2600°C、時間為72小時，石墨化處理后在爐內冷卻120小時后出爐，得到環保氣刨炭棒。通過石墨化處理使碳棒半成品的碳兀素和雜質向石墨轉化，確保了環保氣刨炭棒成品具有聞強度、良好的抗氧化性能及低電阻率的特性。
[0017]上述步驟(2 )中，碳棒擠壓成型設備采用輪擠壓法制備得到碳棒毛坯，使碳棒毛坯的外形尺寸標準，直線度好，并可保障產品不彎曲、不易折斷。碳棒擠壓成型設備每秒可生產廣2支炭棒毛坯，效率是傳統生產工藝的2倍以上。
[0018]上述步驟(3)中采用的加熱爐內設有冷卻裝置，且步驟(3)中開啟加熱爐后啟動該冷卻裝置進行冷卻，使冷卻時間縮短，相比于傳統工藝可縮短時間廣2天。
[0019]上述步驟(3)中，開啟加熱爐進行冷卻的時間為72小時。
[0020]在步驟(4)之后還包括對獲得的環保氣刨炭棒進行機加工的步驟，機加工具體是采用無心磨床對環保氣刨炭棒進行加工，使其直線度為±0.1mm，直徑精度為±0.03mm，表面光潔度為3.2級。
[0021]本發明環保氣刨炭棒的制備方法工藝簡單、成本低、易于操作控制，其采用石油焦、人造石墨粉、改質浙青和抗氧化粉作為原料，相比于傳統制備工藝，由于石油焦的導電性能比浙青焦的導電性和純度要求高，改質浙青含炭量要高于浙青，因此原料的含碳量大大提聞，可達96%以上，而傳統標準炭弧氣創炭棒原料含炭量在90%左右，且原料成本更低，可以降低至同規格型號的傳統碳弧氣刨炭棒成本的85%。制得的環保氣刨炭棒與傳統碳弧氣刨炭棒相比，性能大大提高，首先，制得的環保氣刨炭棒的電阻率低，導電性好，不需要鍍銅就能滿足導電性及抗氧化性等要求，能夠滿足工業刨削、倒坡口等生產工序，方便起弧，環保氣刨炭棒因無鍍銅也不用清理因銅層脫落融化的銅斑、銅渣，避免出現影響焊接質量夾渣和返工的現象；其次，由于在原料中增加抗氧化粉，因此解決了傳統炭弧氣刨炭棒容易氧化的缺點，使環保氣刨炭棒的抗氧化性能大大提高，不會因在海邊等濕汽重的地方而使銅氧化，造成起弧難的現象，具有保存周期長的優點；再次，制得的環保氣刨炭棒密度高、結構緊密，且損耗也更小，使用時比傳統碳弧氣刨炭棒的損耗少10%左右；此外，制得的環保氣刨炭棒純度高、抗折抗壓強度高，在使用、運輸和儲存過程中不易折斷。本發明的環保氣刨炭棒一端的端部加工成型有半徑為1.5mnT3mm的圓弧角或者lmmX25°的倒角，增大了接觸面積，使起弧更加容易，且環保氣刨炭棒可以采用標準套筒連接，不需要車加工臺階和內槽，節約了加工工序和生產成本，同時也提高了生產效率。本發明制備方法制得的環保氣刨炭棒的體密可達到1.75g/cm3,遠高出標準1.57g/cm3,抗折強度可達到35MPa,遠高出標準27MPa，灰分可達到0.037%,遠低于標準0.8%，電阻率可達到11 μ Ω.m,遠低于標準19 μ Ω.m0
[0022]總的來說，本發明的制備方法從原料和工藝上均進行了技術創新，解決了傳統炭弧氣刨炭棒必須鍍銅的問題，有效的解決了在生產和使用中對環境造成污染等問題。
[0023]本發明的環保氣刨炭棒為圓柱形，圓柱形環保氣刨炭棒一端的端部加工成型有半徑為1.5mnT3mm的圓弧角，這樣可以增大起弧接觸面積，使起弧更加容易，且圓柱形的環保氣刨炭棒可以采用標準套筒連接，不需要車加工臺階和內槽，節約了加工工序和生產成本，同時也提高了生產效率。在其他實施例中，也可以在環保氣刨炭棒一端的端部加工出ImmX25°的倒角，同樣能夠起到增大起弧接觸面積的作用。
[0024]以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例。對于本【技術領域】的技術人員來說，在不脫離本發明技術構思前提下所得到的改進和變換也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種環保氣刨炭棒的制備方法，其特征在于:包括以下步驟， (1)按質量百分比計將40%?50%的石油焦、20%?30%的人造石墨粉、20%?30%的改質浙青和59TlO%的抗氧化粉研磨粉碎后混合均勻，得到混合原料； (2)采用碳棒擠壓成型設備將混合原料制備成炭棒毛坯； (3)將炭棒毛坯置于加熱爐中，在110(Tl200°C的溫度下加熱72?96小時，停止加熱后在爐內繼續保溫48、6小時，再開啟加熱爐進行冷卻，得到碳棒半成品； (4)將碳棒半成品裝入石墨化爐中進行石墨化處理，石墨化處理的溫度為240(T2600°C、時間為60?80小時，石墨化處理后冷卻得到環保氣刨炭棒。
2.根據權利要求1所述的環保氣刨炭棒的制備方法，其特征在于:所述混合原料中含45%的石油焦、25%的人造石墨粉、25%的改質浙青和5%的抗氧化粉。
3.根據權利要求1所述的環保氣刨炭棒的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中，石墨化處理后的冷卻方式是石墨化爐停止加熱后在爐內冷卻120小時。
4.根據權利要求1所述的環保氣刨炭棒的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中，碳棒擠壓成型設備采用輪擠壓法制備得到碳棒毛坯。
5.根據權利要求1所述的環保氣刨炭棒的制備方法，其特征在于:所述加熱爐內設有冷卻裝置，所述步驟(3)中開啟加熱爐后啟動冷卻裝置進行冷卻。
6.根據權利要求5所述的環保氣刨炭棒的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中，開啟加熱爐進行冷卻的時間為72小時。
7.根據權利要求1所述的環保氣刨炭棒的制備方法，其特征在于:所述制備方法還包括在步驟(4)之后對獲得的環保氣刨炭棒進行機加工的步驟，所述機加工具體是采用無心磨床對環保氣刨炭棒進行加工，使其直線度為±0.1mm，直徑精度為±0.03mm，表面光潔度為3.2級。
8.一種環保氣刨炭棒，其特征在于:所述環保氣刨炭棒為上述權利要求廣7中任一項所述環保氣刨炭棒的制備方法制得的環保氣刨炭棒。
9.根據權利要求8所述的環保氣刨炭棒，其特征在于:所述環保氣刨炭棒為圓柱形，且環保氣刨炭棒一端的端部成型有半徑為1.5mnT3mm的圓弧角或者1_X25°的倒角。
【文檔編號】C01B31/04GK104401975SQ201410584548
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月28日 優先權日:2014年10月28日
【發明者】吳志剛, 劉金平 申請人:湖南省長宇新型炭材料有限公司