一種環(huán)保氣刨炭棒及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種環(huán)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(jiǎn)單、成本低、易操作等優(yōu)點(diǎn)；該環(huán)保氣刨炭棒為采用本發(fā)明環(huán)保氣刨炭棒及其制備方法制得的環(huán)保氣刨炭棒，具有顆粒細(xì)、密度高、結(jié)構(gòu)緊密、抗氧化性能好、導(dǎo)電性好、不需要鍍銅就能滿足工業(yè)刨削、倒坡口等生產(chǎn)工序，具有良好的導(dǎo)電性能和抗氧化性能等優(yōu)點(diǎn)，是一種打破傳統(tǒng)的炭弧氣刨炭棒的制備技術(shù)。
【專利說(shuō)明】一種環(huán)保氣刨炭棒及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料的刨槽和切割【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種環(huán)保氣刨炭棒及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]炭弧氣刨炭棒在我國(guó)已有三十多年的發(fā)展歷史了，從最早的JB/T8154 — 1995、JB/T8154 - 1999到現(xiàn)在的JB/T8154 — 2006三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)都只是在品種、電阻率、鍍銅尺寸、技術(shù)要求和驗(yàn)收規(guī)則作了適當(dāng)調(diào)整，而在最根本的切割性能、環(huán)保節(jié)能等方面沒(méi)有得到改變。隨著全球環(huán)境惡化，國(guó)家把節(jié)能減排已列為十二五重點(diǎn)落實(shí)的政策。傳統(tǒng)炭弧氣刨炭棒原料在JB/T8154 - 2006標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)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(shí)必須依靠鍍銅來(lái)保障導(dǎo)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(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染，同時(shí)也造成了銅資源的浪費(fèi)，增加生產(chǎn)成本。并且，由于部分企業(yè)因技術(shù)和設(shè)備原因，鍍銅質(zhì)量不好，在使用中導(dǎo)致使銅皮成塊剝落，剝落的銅皮成熔化狀態(tài)，在刨槽的表面形成銅斑。如果銅滲入焊縫金屬的量達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，就會(huì)引起熱裂紋，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量，易造成設(shè)備安全事故。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種環(huán)保氣刨炭棒及其制備方法，該制備方法的工藝簡(jiǎn)單、成本低、易于操作，其制得的環(huán)保氣刨炭棒具有密度高、結(jié)構(gòu)緊密、抗氧化性能好、導(dǎo)電性好、不需要鍍銅就能滿足導(dǎo)電性能要求；該環(huán)保氣刨炭棒具有起弧更加容易、易于加工、加工成本低等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種環(huán)保氣刨炭棒的制備方法，包括以下步驟，
(1)按質(zhì)量百分比計(jì)將40%?50%的石油焦、20%?30%的人造石墨粉、20%?30%的改質(zhì)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(shè)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(shí)，停止加熱后在爐內(nèi)繼續(xù)保溫48、6小時(shí)，再開(kāi)啟加熱爐進(jìn)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(jìn)行石墨化處理，石墨化處理的溫度為240(T2600°C、時(shí)間為60?80小時(shí)，石墨化處理后冷卻得到環(huán)保氣刨炭棒。
[0005]上述制備方法，優(yōu)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(zhì)浙青和5%的抗氧化粉。
[0006]上述制備方法，優(yōu)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(nèi)冷卻120小時(shí)。
[0007]上述制備方法，優(yōu)選的，所述步驟(2)中，碳棒擠壓成型設(shè)備采用輪擠壓法制備得到碳棒毛坯。
[0008]上述制備方法，優(yōu)選的，所述加熱爐內(nèi)設(shè)有冷卻裝置，所述步驟(3)中開(kāi)啟加熱爐后啟動(dòng)冷卻裝置進(jìn)行冷卻。
[0009]上述制備方法，優(yōu)選的，所述步驟(3)中，開(kāi)啟加熱爐進(jìn)行冷卻的時(shí)間為72小時(shí)。
[0010]上述制備方法，優(yōu)選的，所述制備方法還包括在步驟(4)之后對(duì)獲得的環(huán)保氣刨炭棒進(jìn)行機(jī)加工的步驟，所述機(jī)加工具體是采用無(wú)心磨床對(duì)環(huán)保氣刨炭棒進(jìn)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(jí)。
[0011]作為同一技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種環(huán)保氣刨炭棒，所述環(huán)保氣刨炭棒為上述環(huán)保氣刨炭棒的制備方法制得的環(huán)保氣刨炭棒。
[0012]上述環(huán)保氣刨炭棒，優(yōu)選的，所述環(huán)保氣刨炭棒為圓柱形，且環(huán)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(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明環(huán)保氣刨炭棒的制備方法工藝簡(jiǎn)單、成本低、易于操作控制，其采用石油焦、人造石墨粉、改質(zhì)浙青和抗氧化粉作為原料，相比于傳統(tǒng)制備工藝，原料的含碳量大大提高，可達(dá)96%以上，且原料成本更低，可以降低至同規(guī)格型號(hào)的傳統(tǒng)碳弧氣刨炭棒成本的85%。制得的環(huán)保氣刨炭棒與傳統(tǒng)碳弧氣刨炭棒相比，性能大大提高，首先，制得的環(huán)保氣刨炭棒的電阻率低，導(dǎo)電性好，不需要鍍銅就能滿足導(dǎo)電性能要求，方便起弧，環(huán)保氣刨炭棒無(wú)鍍銅也不用清理因銅層脫落融化的銅斑、銅渣，避免出現(xiàn)影響焊接質(zhì)量和返工的現(xiàn)象；其次，由于在原料中增加抗氧化粉，因此解決了傳統(tǒng)炭弧氣刨炭棒容易氧化的缺點(diǎn)，使環(huán)保氣刨炭棒的抗氧化性能大大提高，不會(huì)因在海邊等濕汽重的地方而使銅氧化，造成起弧難的現(xiàn)象，具有保存周期長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)；再次，制得的環(huán)保氣刨炭棒密度高、結(jié)構(gòu)緊密，且損耗也更小，使用時(shí)比傳統(tǒng)碳弧氣刨炭棒的損耗少10%左右；此夕卜，制得的環(huán)保氣刨炭棒純度高、抗折抗壓強(qiáng)度高，在使用、運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中不易折斷。本發(fā)明的環(huán)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(huán)保氣刨炭棒可以采用標(biāo)準(zhǔn)套筒連接，不需要車加工臺(tái)階和內(nèi)槽，節(jié)約了加工工序和生產(chǎn)成本，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率。

【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]實(shí)施例:
本發(fā)明的環(huán)保氣刨炭棒的制備方法，包括以下步驟，
(1)按質(zhì)量百分比計(jì)將45%的石油焦、25%的人造石墨粉、25%的改質(zhì)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(shè)備將混合原料制備成炭棒毛坯；該碳棒擠壓成型設(shè)備為現(xiàn)有技術(shù)，其通過(guò)加溫、加壓，將混合原料從模具中擠出成型得到預(yù)定規(guī)格的炭棒毛坯，碳棒毛坯的規(guī)格由碳棒擠壓成型設(shè)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(shí)，確保炭棒毛坯受熱均勻、不開(kāi)裂，停止加熱后在爐內(nèi)繼續(xù)保溫72小時(shí)，再開(kāi)啟加熱爐進(jìn)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(jìn)行石墨化處理，石墨化處理的溫度為2600°C、時(shí)間為72小時(shí)，石墨化處理后在爐內(nèi)冷卻120小時(shí)后出爐，得到環(huán)保氣刨炭棒。通過(guò)石墨化處理使碳棒半成品的碳兀素和雜質(zhì)向石墨轉(zhuǎn)化，確保了環(huán)保氣刨炭棒成品具有聞強(qiáng)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)，直線度好，并可保障產(chǎn)品不彎曲、不易折斷。碳棒擠壓成型設(shè)備每秒可生產(chǎn)廣2支炭棒毛坯，效率是傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的2倍以上。
[0018]上述步驟(3)中采用的加熱爐內(nèi)設(shè)有冷卻裝置，且步驟(3)中開(kāi)啟加熱爐后啟動(dòng)該冷卻裝置進(jìn)行冷卻，使冷卻時(shí)間縮短，相比于傳統(tǒng)工藝可縮短時(shí)間廣2天。
[0019]上述步驟(3)中，開(kāi)啟加熱爐進(jìn)行冷卻的時(shí)間為72小時(shí)。
[0020]在步驟(4)之后還包括對(duì)獲得的環(huán)保氣刨炭棒進(jìn)行機(jī)加工的步驟，機(jī)加工具體是采用無(wú)心磨床對(duì)環(huán)保氣刨炭棒進(jìn)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(jí)。
[0021]本發(fā)明環(huán)保氣刨炭棒的制備方法工藝簡(jiǎn)單、成本低、易于操作控制，其采用石油焦、人造石墨粉、改質(zhì)浙青和抗氧化粉作為原料，相比于傳統(tǒng)制備工藝，由于石油焦的導(dǎo)電性能比浙青焦的導(dǎo)電性和純度要求高，改質(zhì)浙青含炭量要高于浙青，因此原料的含碳量大大提聞，可達(dá)96%以上，而傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)炭弧氣創(chuàng)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(guī)格型號(hào)的傳統(tǒng)碳弧氣刨炭棒成本的85%。制得的環(huán)保氣刨炭棒與傳統(tǒng)碳弧氣刨炭棒相比，性能大大提高，首先，制得的環(huán)保氣刨炭棒的電阻率低，導(dǎo)電性好，不需要鍍銅就能滿足導(dǎo)電性及抗氧化性等要求，能夠滿足工業(yè)刨削、倒坡口等生產(chǎn)工序，方便起弧，環(huán)保氣刨炭棒因無(wú)鍍銅也不用清理因銅層脫落融化的銅斑、銅渣，避免出現(xiàn)影響焊接質(zhì)量夾渣和返工的現(xiàn)象；其次，由于在原料中增加抗氧化粉，因此解決了傳統(tǒng)炭弧氣刨炭棒容易氧化的缺點(diǎn)，使環(huán)保氣刨炭棒的抗氧化性能大大提高，不會(huì)因在海邊等濕汽重的地方而使銅氧化，造成起弧難的現(xiàn)象，具有保存周期長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)；再次，制得的環(huán)保氣刨炭棒密度高、結(jié)構(gòu)緊密，且損耗也更小，使用時(shí)比傳統(tǒng)碳弧氣刨炭棒的損耗少10%左右；此外，制得的環(huán)保氣刨炭棒純度高、抗折抗壓強(qiáng)度高，在使用、運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中不易折斷。本發(fā)明的環(huán)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(huán)保氣刨炭棒可以采用標(biāo)準(zhǔn)套筒連接，不需要車加工臺(tái)階和內(nèi)槽，節(jié)約了加工工序和生產(chǎn)成本，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率。本發(fā)明制備方法制得的環(huán)保氣刨炭棒的體密可達(dá)到1.75g/cm3,遠(yuǎn)高出標(biāo)準(zhǔn)1.57g/cm3,抗折強(qiáng)度可達(dá)到35MPa,遠(yuǎn)高出標(biāo)準(zhǔn)27MPa，灰分可達(dá)到0.037%,遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)0.8%，電阻率可達(dá)到11 μ Ω.m,遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)19 μ Ω.m0
[0022]總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的制備方法從原料和工藝上均進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新，解決了傳統(tǒng)炭弧氣刨炭棒必須鍍銅的問(wèn)題，有效的解決了在生產(chǎn)和使用中對(duì)環(huán)境造成污染等問(wèn)題。
[0023]本發(fā)明的環(huán)保氣刨炭棒為圓柱形，圓柱形環(huán)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(huán)保氣刨炭棒可以采用標(biāo)準(zhǔn)套筒連接，不需要車加工臺(tái)階和內(nèi)槽，節(jié)約了加工工序和生產(chǎn)成本，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率。在其他實(shí)施例中，也可以在環(huán)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(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例。對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思前提下所得到的改進(jìn)和變換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)保氣刨炭棒的制備方法，其特征在于:包括以下步驟， (1)按質(zhì)量百分比計(jì)將40%?50%的石油焦、20%?30%的人造石墨粉、20%?30%的改質(zhì)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(shè)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(shí)，停止加熱后在爐內(nèi)繼續(xù)保溫48、6小時(shí)，再開(kāi)啟加熱爐進(jìn)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(jìn)行石墨化處理，石墨化處理的溫度為240(T2600°C、時(shí)間為60?80小時(shí)，石墨化處理后冷卻得到環(huán)保氣刨炭棒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)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(zhì)浙青和5%的抗氧化粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)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(nèi)冷卻120小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)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(shè)備采用輪擠壓法制備得到碳棒毛坯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保氣刨炭棒的制備方法，其特征在于:所述加熱爐內(nèi)設(shè)有冷卻裝置，所述步驟(3)中開(kāi)啟加熱爐后啟動(dòng)冷卻裝置進(jìn)行冷卻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的環(huán)保氣刨炭棒的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中，開(kāi)啟加熱爐進(jìn)行冷卻的時(shí)間為72小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)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(duì)獲得的環(huán)保氣刨炭棒進(jìn)行機(jī)加工的步驟，所述機(jī)加工具體是采用無(wú)心磨床對(duì)環(huán)保氣刨炭棒進(jìn)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(jí)。
8.一種環(huán)保氣刨炭棒，其特征在于:所述環(huán)保氣刨炭棒為上述權(quán)利要求廣7中任一項(xiàng)所述環(huán)保氣刨炭棒的制備方法制得的環(huán)保氣刨炭棒。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的環(huán)保氣刨炭棒，其特征在于:所述環(huán)保氣刨炭棒為圓柱形，且環(huán)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(hào)】C01B31/04GK104401975SQ201410584548
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】吳志剛, 劉金平 申請(qǐng)人:湖南省長(zhǎng)宇新型炭材料有限公司