高溫延期索的研制

王 愛，張 偉，劉吉祥，周志勇

(湖南神斧集團(tuán)湘南爆破器材有限責(zé)任公司，湖南永州市 425000)

高溫延期索的研制

王 愛，張 偉，劉吉祥，周志勇

(湖南神斧集團(tuán)湘南爆破器材有限責(zé)任公司，湖南永州市 425000)

研制了一種可耐200℃高溫的延期索，其索外徑細(xì)、延時(shí)秒量高。該延期的制造工藝簡(jiǎn)單先進(jìn)、性能穩(wěn)定、成本低等，為高溫延時(shí)爆破提供了較好的延時(shí)元件。

火工品；延期索；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；生產(chǎn)工藝

0 引 言

高溫延期索為深井爆破用火工品[1]，是延期技術(shù)生產(chǎn)研制的新型高秒量、高可靠性，高科技含量的索類火工品。高溫延期索的技術(shù)要求為索外徑分Φ3.8 mm和Φ5.0 mm兩種(可在這種外徑間調(diào)整)，延期時(shí)間應(yīng)達(dá)到15 min/m，即切長(zhǎng)為10 mm時(shí)，秒量在9 s以上，能被硼系點(diǎn)火藥100%點(diǎn)燃，在200°C時(shí)不自燃，在200°C、48 h的環(huán)境下，延期時(shí)間允許比常溫縮短30%，延期精度在±4%以內(nèi)。經(jīng)過我廠研制組的努力，延期時(shí)間超過了19 min/m，即切長(zhǎng)10 mm時(shí)，秒量達(dá)到了12 s，并在外觀、精度、性能上均滿足了該類延期索的要求。

1 工藝研究及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

在產(chǎn)品研制初期，研制組采用了我廠傳統(tǒng)的藥劑處理方法[2]，沿用了延期體生產(chǎn)工藝，做出了12 min/m的延期索，離該類延期索的要求存在一定的差距，因此研制組改進(jìn)了整套的生產(chǎn)工藝，為了提高延期時(shí)間，在原材料的選取上，通過不同廠家不同粒度的原材料對(duì)比，選取了適應(yīng)耐高溫延期索的原材料，并加入A、B、C 3種超細(xì)添加劑。為了提高延期索的強(qiáng)度，在項(xiàng)目組特訂了一批特殊鉛管，對(duì)長(zhǎng)度，內(nèi)外徑，含銻量都提出了具體參數(shù)。定型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 延期索結(jié)構(gòu)

2 高溫延期索的特點(diǎn)與解決的關(guān)鍵技術(shù)

從產(chǎn)品的外徑上高溫延期索分為Φ3.8 mm和Φ5.0 mm兩種，均采用鉛管裝藥拉拔而成，對(duì)其外觀檢查后，進(jìn)行延時(shí)測(cè)量為19 m 20 s±30 s，其精度達(dá)到了5.17%。

(1)鉛管的確定。實(shí)驗(yàn)采用的是含銻合金鉛管，鉛管的規(guī)格及含銻量直接影響產(chǎn)品的性能和拉拔工藝。分別對(duì)規(guī)格為Φ30 mm×35 mm×900 mm(含銻量為2%)、Φ25 mm×28 mm×700 mm(含銻量0.5%)和Φ10 mm×12 mm×600 mm(含銻量0.5%)進(jìn)行了不同裝藥量的大量的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 不同規(guī)格的鉛管隨著裝藥量的變化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過實(shí)驗(yàn)確定了鉛管的規(guī)格為Φ25 mm×28 mm×700 mm(含銻量0.5%)且裝藥量為430 g。研制還對(duì)鉛管提出了“三高”的要求，即鉛管擠出時(shí)高溫度、高壓力、高純度。

(2)藥劑的確定。實(shí)驗(yàn)初期采用公司已有的配方及混藥工藝進(jìn)行了一定量的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果不是很理想。為了達(dá)到耐高溫和長(zhǎng)延時(shí)的技術(shù)要求，對(duì)公司的鎢系延期藥進(jìn)行了改進(jìn)。首先對(duì)原材料進(jìn)行了大量的預(yù)處理，尤其對(duì)鎢粉的粒度和峰值進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，藥劑混出來以后的水分嚴(yán)格控制在0.15%以下。為了解決鎢系延期藥的點(diǎn)火問題，而確定點(diǎn)火藥為硼系點(diǎn)火藥。

(3)藥劑添加劑的確定。為了提高延時(shí)及延進(jìn)精度，靠單一的鎢系基藥是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此需要在藥劑中加入一定阻燃劑和粘結(jié)劑。實(shí)驗(yàn)對(duì)3種不同的添加劑的規(guī)格和用量進(jìn)行了確定。以A、B、C表示3種不同的添加劑，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

表2 添加劑的規(guī)格和用量對(duì)延時(shí)和精度的影響

通過以上的實(shí)驗(yàn)確定了添加劑的量為5%A＋5%B＋3%C，均為超細(xì)分析純。

高溫延期索應(yīng)用中解決的關(guān)鍵技術(shù)問題在于如何點(diǎn)火，怎么樣保證100%的點(diǎn)燃，硼系點(diǎn)火藥耐高溫，但要對(duì)長(zhǎng)延時(shí)的鎢系延期[3]100%的點(diǎn)燃還存在一定的問題。所以要對(duì)延期藥和點(diǎn)火藥的接合端面進(jìn)行處理，采用了增大端面的點(diǎn)火面積從而保證不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)不燃的情況。增大點(diǎn)火面積采用了兩種結(jié)構(gòu)：斜面點(diǎn)火和階面點(diǎn)火。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

按確定的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行批量生產(chǎn)：Φ3.8 mm產(chǎn)品使用的規(guī)格為Φ25 mm×28.6 mm×700 mm(含銻量0.5%)的鉛管且裝430 g藥，使用雙向拉拔控制拉拔工藝；Φ5.0 mm產(chǎn)品使用同樣的鉛管，裝430 g藥后拉至Φ21套一次Φ25 mm×28.6 mm×700 mm，再拉至Φ5.0 mm。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

表3 最優(yōu)實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

4 存在的問題

(1)精度。每一批藥(7 kg)拉出來的多根延期索之間存在一定的延時(shí)差異，而同一根索的精度較高。這主要由于拉拔工藝上存在一定的誤差以及可能存在機(jī)械損傷所造成的。

(2)點(diǎn)火。由于延期索點(diǎn)火比較困難，除了對(duì)點(diǎn)火藥有特殊要求外，還需要特殊的點(diǎn)火結(jié)構(gòu)和足量的點(diǎn)火藥。Φ3.8 mm延期索需要Φ3.8 mm的硼系點(diǎn)火索18 mm。Φ5.0 mm的延期索需要Φ5.0 mm的硼系點(diǎn)火索有兩種情況：用斜面點(diǎn)火需要點(diǎn)火索20 mm；用階面點(diǎn)火需要點(diǎn)火索15 mm。點(diǎn)火結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 延期索的點(diǎn)火結(jié)構(gòu)

(3)外徑為3.8 mm的延期索，由于鉛皮很薄(小于0.35 mm)，在常溫下燃燒鉛皮就會(huì)熔化，所以在燃燒時(shí)只能平放或需做保護(hù)處理。

5 結(jié)束語

高溫延期索的成功研制，為高溫延時(shí)爆破和深井高溫高壓環(huán)境下的爆破提供了優(yōu)良的延時(shí)元件，具有較好的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。本產(chǎn)品的在高秒量、延期時(shí)間精度和質(zhì)量穩(wěn)定性上接近國外先進(jìn)水平。

[1] 徐振相，謝大銘.火工品設(shè)計(jì)原理[M].南京：南京理工大學(xué)，1987.

[2] 宋敬埔，吳幼成.延期藥技術(shù)綜述[J].爆破器材，2000(4)：23-25.

[3] 王志朋，勞允亮.鎢系延期藥預(yù)點(diǎn)火反應(yīng)機(jī)理研究[J].火工品，1996(4)：19-22.

2016-09-17)

王 愛(1982-)，男，高級(jí)工程師，主要從事民用爆炸物品的研究和爆破作業(yè)，Email：wei6153＠126.com。