一种环保气刨炭棒及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种环保气刨炭棒及其制备方法，该制备方法包括制备混合原料、炭棒毛坯成型、碳棒热处理和石墨化处理的步骤，具有工艺简单、成本低、易操作等优点；该环保气刨炭棒为采用本发明环保气刨炭棒及其制备方法制得的环保气刨炭棒，具有颗粒细、密度高、结构紧密、抗氧化性能好、导电性好、不需要镀铜就能满足工业刨削、倒坡口等生产工序，具有良好的导电性能和抗氧化性能等优点，是一种打破传统的炭弧气刨炭棒的制备技术。
【专利说明】一种环保气刨炭棒及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属材料的刨槽和切割【技术领域】，具体涉及一种环保气刨炭棒及其制备方法。
【背景技术】
[0002]炭弧气刨炭棒在我国已有三十多年的发展历史了，从最早的JB/T8154 — 1995、JB/T8154 - 1999到现在的JB/T8154 — 2006三个标准，这些标准都只是在品种、电阻率、镀铜尺寸、技术要求和验收规则作了适当调整，而在最根本的切割性能、环保节能等方面没有得到改变。随着全球环境恶化，国家把节能减排已列为十二五重点落实的政策。传统炭弧气刨炭棒原料在JB/T8154 - 2006标准中规定为人造石墨、天然石墨和浙青，由于天然石墨灰分高、含炭量低，工作时必须依靠镀铜来保障导电性及抗氧化性，由于炭弧气刨炭棒表面镀了一层0.04、.15mm厚的铜，会对环境造成一定的污染，同时也造成了铜资源的浪费，增加生产成本。并且，由于部分企业因技术和设备原因，镀铜质量不好，在使用中导致使铜皮成块剥落，剥落的铜皮成熔化状态，在刨槽的表面形成铜斑。如果铜渗入焊缝金属的量达到一定数值时，就会引起热裂纹，严重影响焊接质量，易造成设备安全事故。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种环保气刨炭棒及其制备方法，该制备方法的工艺简单、成本低、易于操作，其制得的环保气刨炭棒具有密度高、结构紧密、抗氧化性能好、导电性好、不需要镀铜就能满足导电性能要求；该环保气刨炭棒具有起弧更加容易、易于加工、加工成本低等优点。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
一种环保气刨炭棒的制备方法，包括以下步骤，
(1)按质量百分比计将40%?50%的石油焦、20%?30%的人造石墨粉、20%?30%的改质浙青和59TlO%的抗氧化粉研磨粉碎后混合均匀，得到混合原料；
(2)采用碳棒挤压成型设备将混合原料制备成炭棒毛坯；
(3)将炭棒毛坯置于加热炉中，在110(Tl200°C的温度下加热72?96小时，停止加热后在炉内继续保温48、6小时，再开启加热炉进行冷却，得到碳棒半成品；
(4)将碳棒半成品装入石墨化炉中进行石墨化处理，石墨化处理的温度为240(T2600°C、时间为60?80小时，石墨化处理后冷却得到环保气刨炭棒。
[0005]上述制备方法，优选的，所述混合原料中含45%的石油焦、25%的人造石墨粉、25%的改质浙青和5%的抗氧化粉。
[0006]上述制备方法，优选的，所述步骤(4)中，石墨化处理后的冷却方式是石墨化炉停止加热后在炉内冷却120小时。
[0007]上述制备方法，优选的，所述步骤(2)中，碳棒挤压成型设备采用轮挤压法制备得到碳棒毛坯。
[0008]上述制备方法，优选的，所述加热炉内设有冷却装置，所述步骤(3)中开启加热炉后启动冷却装置进行冷却。
[0009]上述制备方法，优选的，所述步骤(3)中，开启加热炉进行冷却的时间为72小时。
[0010]上述制备方法，优选的，所述制备方法还包括在步骤(4)之后对获得的环保气刨炭棒进行机加工的步骤，所述机加工具体是采用无心磨床对环保气刨炭棒进行加工，使其直线度为±0.1mm，直径精度为±0.03mm，表面光洁度为3.2级。
[0011]作为同一技术构思，本发明还提供一种环保气刨炭棒，所述环保气刨炭棒为上述环保气刨炭棒的制备方法制得的环保气刨炭棒。
[0012]上述环保气刨炭棒，优选的，所述环保气刨炭棒为圆柱形，且环保气刨炭棒一端的端部成型有半径为1.5mnT3mm的圆弧角或者ImmX25°的倒角。
[0013]与现有技术相比，本发明的优点在于:本发明环保气刨炭棒的制备方法工艺简单、成本低、易于操作控制，其采用石油焦、人造石墨粉、改质浙青和抗氧化粉作为原料，相比于传统制备工艺，原料的含碳量大大提高，可达96%以上，且原料成本更低，可以降低至同规格型号的传统碳弧气刨炭棒成本的85%。制得的环保气刨炭棒与传统碳弧气刨炭棒相比，性能大大提高，首先，制得的环保气刨炭棒的电阻率低，导电性好，不需要镀铜就能满足导电性能要求，方便起弧，环保气刨炭棒无镀铜也不用清理因铜层脱落融化的铜斑、铜渣，避免出现影响焊接质量和返工的现象；其次，由于在原料中增加抗氧化粉，因此解决了传统炭弧气刨炭棒容易氧化的缺点，使环保气刨炭棒的抗氧化性能大大提高，不会因在海边等湿汽重的地方而使铜氧化，造成起弧难的现象，具有保存周期长的优点；再次，制得的环保气刨炭棒密度高、结构紧密，且损耗也更小，使用时比传统碳弧气刨炭棒的损耗少10%左右；此夕卜，制得的环保气刨炭棒纯度高、抗折抗压强度高，在使用、运输和储存过程中不易折断。本发明的环保气刨炭棒一端的端部加工成型有半径为1.5mnT3mm的圆弧角或者1_X25°的倒角，增大了起弧接触面积，使起弧更加容易，且环保气刨炭棒可以采用标准套筒连接，不需要车加工台阶和内槽，节约了加工工序和生产成本，同时也提高了生产效率。
【具体实施方式】
[0014]以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0015]实施例:
本发明的环保气刨炭棒的制备方法，包括以下步骤，
(1)按质量百分比计将45%的石油焦、25%的人造石墨粉、25%的改质浙青和5%的抗氧化粉研磨粉碎至合适粒度，然后混合均匀，得到均匀度较好的混合原料；
(2)采用碳棒挤压成型设备将混合原料制备成炭棒毛坯；该碳棒挤压成型设备为现有技术，其通过加温、加压，将混合原料从模具中挤出成型得到预定规格的炭棒毛坯，碳棒毛坯的规格由碳棒挤压成型设备的模具确定。
[0016](3)将炭棒毛坯装入专用坩埚，再置于加热炉中，在110(Tl200°C的温度下加热72?96小时，确保炭棒毛坯受热均匀、不开裂，停止加热后在炉内继续保温72小时，再开启加热炉进行冷却，得到碳棒半成品；
(4)将碳棒半成品装入石墨化炉中进行石墨化处理，石墨化处理的温度为2600°C、时间为72小时，石墨化处理后在炉内冷却120小时后出炉，得到环保气刨炭棒。通过石墨化处理使碳棒半成品的碳兀素和杂质向石墨转化，确保了环保气刨炭棒成品具有闻强度、良好的抗氧化性能及低电阻率的特性。
[0017]上述步骤(2 )中，碳棒挤压成型设备采用轮挤压法制备得到碳棒毛坯，使碳棒毛坯的外形尺寸标准，直线度好，并可保障产品不弯曲、不易折断。碳棒挤压成型设备每秒可生产广2支炭棒毛坯，效率是传统生产工艺的2倍以上。
[0018]上述步骤(3)中采用的加热炉内设有冷却装置，且步骤(3)中开启加热炉后启动该冷却装置进行冷却，使冷却时间缩短，相比于传统工艺可缩短时间广2天。
[0019]上述步骤(3)中，开启加热炉进行冷却的时间为72小时。
[0020]在步骤(4)之后还包括对获得的环保气刨炭棒进行机加工的步骤，机加工具体是采用无心磨床对环保气刨炭棒进行加工，使其直线度为±0.1mm，直径精度为±0.03mm，表面光洁度为3.2级。
[0021]本发明环保气刨炭棒的制备方法工艺简单、成本低、易于操作控制，其采用石油焦、人造石墨粉、改质浙青和抗氧化粉作为原料，相比于传统制备工艺，由于石油焦的导电性能比浙青焦的导电性和纯度要求高，改质浙青含炭量要高于浙青，因此原料的含碳量大大提闻，可达96%以上，而传统标准炭弧气创炭棒原料含炭量在90%左右，且原料成本更低，可以降低至同规格型号的传统碳弧气刨炭棒成本的85%。制得的环保气刨炭棒与传统碳弧气刨炭棒相比，性能大大提高，首先，制得的环保气刨炭棒的电阻率低，导电性好，不需要镀铜就能满足导电性及抗氧化性等要求，能够满足工业刨削、倒坡口等生产工序，方便起弧，环保气刨炭棒因无镀铜也不用清理因铜层脱落融化的铜斑、铜渣，避免出现影响焊接质量夹渣和返工的现象；其次，由于在原料中增加抗氧化粉，因此解决了传统炭弧气刨炭棒容易氧化的缺点，使环保气刨炭棒的抗氧化性能大大提高，不会因在海边等湿汽重的地方而使铜氧化，造成起弧难的现象，具有保存周期长的优点；再次，制得的环保气刨炭棒密度高、结构紧密，且损耗也更小，使用时比传统碳弧气刨炭棒的损耗少10%左右；此外，制得的环保气刨炭棒纯度高、抗折抗压强度高，在使用、运输和储存过程中不易折断。本发明的环保气刨炭棒一端的端部加工成型有半径为1.5mnT3mm的圆弧角或者lmmX25°的倒角，增大了接触面积，使起弧更加容易，且环保气刨炭棒可以采用标准套筒连接，不需要车加工台阶和内槽，节约了加工工序和生产成本，同时也提高了生产效率。本发明制备方法制得的环保气刨炭棒的体密可达到1.75g/cm3,远高出标准1.57g/cm3,抗折强度可达到35MPa,远高出标准27MPa，灰分可达到0.037%,远低于标准0.8%，电阻率可达到11 μ Ω.m,远低于标准19 μ Ω.m0
[0022]总的来说，本发明的制备方法从原料和工艺上均进行了技术创新，解决了传统炭弧气刨炭棒必须镀铜的问题，有效的解决了在生产和使用中对环境造成污染等问题。
[0023]本发明的环保气刨炭棒为圆柱形，圆柱形环保气刨炭棒一端的端部加工成型有半径为1.5mnT3mm的圆弧角，这样可以增大起弧接触面积，使起弧更加容易，且圆柱形的环保气刨炭棒可以采用标准套筒连接，不需要车加工台阶和内槽，节约了加工工序和生产成本，同时也提高了生产效率。在其他实施例中，也可以在环保气刨炭棒一端的端部加工出ImmX25°的倒角，同样能够起到增大起弧接触面积的作用。
[0024]以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本【技术领域】的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种环保气刨炭棒的制备方法，其特征在于:包括以下步骤， (1)按质量百分比计将40%?50%的石油焦、20%?30%的人造石墨粉、20%?30%的改质浙青和59TlO%的抗氧化粉研磨粉碎后混合均匀，得到混合原料； (2)采用碳棒挤压成型设备将混合原料制备成炭棒毛坯； (3)将炭棒毛坯置于加热炉中，在110(Tl200°C的温度下加热72?96小时，停止加热后在炉内继续保温48、6小时，再开启加热炉进行冷却，得到碳棒半成品； (4)将碳棒半成品装入石墨化炉中进行石墨化处理，石墨化处理的温度为240(T2600°C、时间为60?80小时，石墨化处理后冷却得到环保气刨炭棒。
2.根据权利要求1所述的环保气刨炭棒的制备方法，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%的改质浙青和5%的抗氧化粉。
3.根据权利要求1所述的环保气刨炭棒的制备方法，其特征在于:所述步骤(4)中，石墨化处理后的冷却方式是石墨化炉停止加热后在炉内冷却120小时。
4.根据权利要求1所述的环保气刨炭棒的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中，碳棒挤压成型设备采用轮挤压法制备得到碳棒毛坯。
5.根据权利要求1所述的环保气刨炭棒的制备方法，其特征在于:所述加热炉内设有冷却装置，所述步骤(3)中开启加热炉后启动冷却装置进行冷却。
6.根据权利要求5所述的环保气刨炭棒的制备方法，其特征在于:所述步骤(3)中，开启加热炉进行冷却的时间为72小时。
7.根据权利要求1所述的环保气刨炭棒的制备方法，其特征在于:所述制备方法还包括在步骤(4)之后对获得的环保气刨炭棒进行机加工的步骤，所述机加工具体是采用无心磨床对环保气刨炭棒进行加工，使其直线度为±0.1mm，直径精度为±0.03mm，表面光洁度为3.2级。
8.一种环保气刨炭棒，其特征在于:所述环保气刨炭棒为上述权利要求广7中任一项所述环保气刨炭棒的制备方法制得的环保气刨炭棒。
9.根据权利要求8所述的环保气刨炭棒，其特征在于:所述环保气刨炭棒为圆柱形，且环保气刨炭棒一端的端部成型有半径为1.5mnT3mm的圆弧角或者1_X25°的倒角。
【文档编号】C01B31/04GK104401975SQ201410584548
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】吴志刚, 刘金平 申请人:湖南省长宇新型炭材料有限公司