CN101556130B - 小直径低线密度装药的导爆索或雷管延期线的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于炸药起爆和传爆器材技术领域，其小直径、低线密度装药的导爆索或雷管延期线制作方法是首先在柔性金属的初始管体中装炸药，其管体壁厚为管体外径的1/10～1/3；在装药过程中，先由公式

计算初始管内的装药线密度，再由公式M＝ρ₁L₁决定装药量；在连续拉制过程中，所用模具的模角为7°～35°，每道拉拔工序中管体的延伸系数控制在1.00～1.80范围内；同时控制被拉制的导爆索或延期线管体的线速度在85m/min以内，拉制到设定径向尺寸后，截取合适长度得成品。本发明实现了连续拉制生产，能高效、安全地生产出小直径、低线密度装药的导爆索或雷管延期线，由于管体被拉制到成品后仍有足够的厚度，保证有足够的强度约束内部装药，使炸药能形成爆轰，有效保证了产品质量。

Description

小直径低线密度装药的导爆索或雷管延期线的制作方法

技术领域

本发明属于炸药起爆和传爆器材技术领域，具体涉及一种小直径、低线密度装药的导爆索或雷管延期线的制作方法。

技术背景

导爆索是近代采矿工程和军事工业中必不可少的起爆器材。导爆索在使用中只起着群药包网络连接、传爆的作用。由于导爆索使用安全、传爆可靠，被重要工程和军用弹药广泛使用。普通导爆索使用棉纱包裹炸药的方法制作，直径一般为5.0～6.0mm，线装药密度大(12～14g/m)，制作过程中需大量棉纱，材料成本高、装药量大。导爆索网络爆炸时，产生强烈的冲击波、噪声等公害，对瓦斯和可燃粉末的引爆率高，因此相关法规规定：在城市和人口集中地区、煤矿、井下等场所不得使用导爆索起爆网络。

在大型矿山采用大孔径深孔爆破时，一般使用无导爆索和雷管感度的钝感炸药，用导爆索和起爆具组合来起爆钝感炸药。为了提高爆破效率，利用爆炸气体产生的强大压力破坏岩石，常采用孔底起爆具反向起爆，导爆索由孔口通过钝感炸药延伸到孔底起爆具。当导爆索从孔口向下传播爆轰波时，由于导爆索较大的装药量，爆炸产生的压力将部分钝感炸药压死或使其燃烧，使得导爆索沿线形成较大直径通道。当导爆索内爆轰波传至孔底起爆具并起爆孔内炸药时，已形成的通道会释放大量孔内炸药爆炸产生的气体，从而降低孔内冲击波压力，削弱了爆破效果。在军事工程控制网络中，普通导爆索药量大，也会对其周围部件产生严重的破坏。总之，导爆索传爆目的是将爆轰波信号有效传达到特定点，过大的装药量反而会破坏爆破效果。延期体也存在类似情形，对于延期雷管而言，延期体主要起着确定延期时间和传递起爆信号的作用，较大的直径会造成铅材料浪费，大直径也不一定能确保延期精度。

2005年，《中国工程科学》(第7卷第6期，作者：梅群，沈兆武，周听清)的《超低能导爆索原理及应用的研究》论文中对超低能导爆索进行了系统的实验研究，并作出了有关探讨。研究人员使用柔性金属作外壳，以钝化黑索今炸药为装药，在加强外壳约束、降低炸药爆轰临界直径并保证稳定爆轰效果的前提下，使导爆索装药密度降到了1.8-3.0g/m。但该文中未提供该导爆索的制作方法。

2008年，CN101303218(一种燃烧型延期起爆雷管及其延期元件)中介绍了一种雷管延期线技术(即延期线)，该技术解决了传统延期体技术铅用量大、污染严重等问题，但该文中未提供能够适于延期线工业化生产的相关技术。

目前常用的导爆索采用自动化生产线生产，具体流程是：使RDX等炸药匀速通过漏斗下落，四周环绕各种包裹材料的线辊，在炸药下落过程中线辊进行圆周运动，将其包裹，一次成型。这种方法仅适合包裹材料是线形、通过缠绕的方式包裹的产品，不适合以柔性金属作外壳、以钝化炸药为装药的导爆索的制造。

目前常用的延期体的生产方法是：将装药后的铅管通过多次过模，逐渐减小铅管外径。过模时需将铅管直线式置于拉拔机床上，模具从铅管一端运动至另一端，完成一次过模。这种方法一次操作只能实现一次过模，单次过模前后铅管外径变化量不大，两次操作间相隔时间较长，虽然有利于铅管释放因变形产生的热量，但生产过程繁琐，生产效率低。而且由于机床长度限制，这种方法限制了一次生产的延期体长度。

由于普通拉拔技术的模具内径尺寸减小快，同时相邻的两个模具尺寸变化大，导致材料延伸系数(拉拔一道次后金属材料的长度增加倍数或拉拔前后横断面面积之比)大、变形量大、发热严重，所以这种普通拉拔技术仅适合铜、铝、铁等单一质地物质(基本是金属)的径向尺寸的形变需要，不适合爆炸性或可燃性物质拉制。迄今为止也未见到对内安装有炸药或延期药的柔性金属管进行连续拉拔加工的报道。

虽然，小直径、低线密度装药的导爆索或雷管延期线有很好的实用价值，能够解决因直径大、装药线密度大而带来的产生强烈冲击波等问题，但如何能高效、安全生产出小直径、低线密度装药的导爆索或雷管延期线是现有技术中的难题。

发明内容

本发明目的在于：针对现有技术中的不足，提供一种对小直径低线密度装药的导爆索或雷管延期线的制作方法。

本发明的技术方案如下：

本发明的小直径低线密度装药的导爆索或雷管延期线的制作方法，包括在柔性金属的初始管体中装炸药、然后经拉制工序到设定径向尺寸，并根据设计要求截取合适长度得成品，其特征在于：

(1)选取初始管体，其管体壁厚应为管体外径的1/10～1/3；

(2)在装药过程中，根据初始管体外径、内径和设计要求的成品外径、内径、装药线密度，由以下公式计算初始管内的装药线密度，从而决定装药量： ${\mathrm{\ρ}}_1={\mathrm{\ρ}}_2\·\frac{D_1^2-d_1^2}{D_2^2-d_2^2}(g/m),$ 其中，D₁和d₁分别为初始管体的外径和内径，ρ₁为初始管内的装药线密度，D₂和d₂分别为成品管的外径和内径，ρ₂为设定的成品管内的装药线密度。实际装药时所需装药量M＝ρ₁L₁，其中L₁为所需初始管体长度。

(3)所述拉制工序是连续拉制，在拉制过程中，所用模具的模角为7°～35°，每道拉拔工序中管体的延伸系数控制在1.00～1.80范围内，即管体经过每个模具前后的横截面积之比为1.00～1.80。

(4)在拉制工序中，控制被拉制的导爆索或雷管延期线管体的线速度，使成品管体(经最后一道拉制工序后的导爆索或延期线管体)的线速度在85m/min以内。

本发明的小直径低线密度装药的导爆索或雷管延期线的制作方法中，所述在柔性金属的初始管体中装炸药，是利用TNT等炸药熔点低、热熔状态下流动性好的特点而设计的热塑式装药，即将待装炸药置于热塑装药箱中，该热塑装药箱能够自加热并保持恒温，使炸药保持熔融状态；将管体置于水浴箱中，然后与真空泵连接，在大气压作用下，使熔融态炸药进入管体；或者使用压力装置，将熔融态炸药压入管体内；也可采用常规的装药方式，如振动、U型式装药。其中振动装药的振动速度、装药量需严格控制(振动机的振动速率应可调，精密称量装药量)；U型装药具有静态无干扰的特点，安全性高。

本发明的小直径低线密度装药的导爆索或雷管延期线的制作方法中，所使用的初始管体材料是柔性金属，如铝、铅、铜、锡、软钢等金属或低碳钢或不锈钢等合金。

本发明的小直径低线密度装药的导爆索或雷管延期线的制作方法中，所使用的炸药是黑索今(RDX)、泰安(PETN)、奥克托金(HMX)或梯恩梯(TNT)等炸药，或上述炸药中相容性较好的混合炸药，如梯黑炸药(50％TNT/50％RDX)，或在其中增加少量钝感剂、粘合剂，如石墨、石蜡、硬脂酸、苏丹红、虫胶、一些钝感高聚物等。

本发明的小直径低线密度装药的导爆索、雷管延期线的制作方法，在选取初始管体时，要求管体壁厚应为管体外径的1/10～1/3范围内，使管体被拉制到成品后仍有足够的厚度，也就保证了其被拉至最小尺寸时仍有足够的强度约束内部装药，使炸药能形成爆轰，有效保证产品质量；另一方面，虽然所述拉制工序是连续拉制，但由于所用模具的模角为较小，坯料与模具接触面积较大，使拉拔力较小；并且每道拉拔工序使管体的延伸系数控制在1.00～1.80范围内，保证了延伸系数在安全值范围内，管体的变形较小，使发热量得到控制，同时使用较为钝感的装药作为内部装药，如造粒RDX、TNT和RDX混合药等，从而保证了其安全性。

本发明的小直径低线密度装药的导爆索或雷管延期线的制作方法，实现了连续拉制生产，能高效、安全地生产出小直径、低线密度装药的导爆索或雷管延期线，并有较高的生产效率。

下面通过附图并结合实施例作进一步描述。

附图说明

图1是本发明所述热塑方法装药的实施例示意图。

图2是应用线形连续拉制技术制作小直径、低线密度装药的导爆索或雷管延期线的实施例示意图。

图3是应用塔轮式连续拉制技术制作小直径、低线密度装药的导爆索或雷管延期线的实施例示意图。

图4是水下爆炸实验后回收到的小直径、低线密度装药的导爆索残骸照片。

具体实施方式

实施例1利用热塑方法装药

首先根据设计的小直径、低线密度装药的导爆索的尺寸(内径、外径)、装药线密度、管体初始尺寸(内径、外径)，利用公式 ${\mathrm{\ρ}}_1={\mathrm{\ρ}}_2\·\frac{D_1^2-d_1^2}{D_2^2-d_2^2}(g/m),$ 计算得初始装药线密度ρ₁，结合管体初始长度L₁，计算得装药量M：M＝ρ₁L₁。再使用精密天平称取重量M的炸药。然后，参见图1，将称取的炸药置于热塑装药箱1中，该热塑装药箱能够自动加热并保持恒温，使炸药保持熔融状态。将管体2置于水浴箱3中，管体2可以是任意形状放置，本实施例为螺旋状，并使该管体一端与热塑装药箱下壁的出口连接，另一端与过渡箱4的开口连接，该过渡箱的另一开口与真空泵5连接，过渡箱壁上设有观察窗，所述各连接处均有密封装置。装药时，开启真空泵，在大气压的作用下，热塑装药箱内的熔融态炸药逐渐进入管体，并向过渡箱流动。当从观察窗看到过渡箱内已有炸药时，表示管体内已装满炸药，则关闭真空泵，取下已装药的管体，装药完成。

本实施例中，设定的导爆索的尺寸为外径2.0mm，壁厚0.5mm，装药线密度为1.20g/m，选用外直径为10.0mm、壁厚为1.4mm的铝管为初始管体，管长为5.0m，根据公式计算得到初始装药线密度ρ₁＝39.2g/m，装药量M为196.1g，所用炸药是TNT/RDX混合炸药，混合比例1∶1，装入热塑装药箱后加热到90℃，保持恒温，使炸药保持熔融状态。开启真空泵(功率1.5KW)，当从观察窗看到过渡箱内已有炸药时，表示管体内已装满炸药，则关闭真空泵，取出已装药的管体，装药完成。

实施例2使用线形连续拉制设备制作小直径、低线密度装药的导爆索

参见图2，将已装药的初始管体2依次通过两个模具6、8，使其径向尺寸从初始管体的d，经模具6后变为d₁，经模具8第二次拉拔后变为d₂。控制拉辊子7、9的直径和转速，使管体的线速度在合理范围内，从而使因形变导致的热量能够快速释放，以免引起管体内部炸药或延期药的不良变化。

当使用铝材管时，其成品管体的线速度需控制在85米/分钟以内。一般来说，最后一个拉辊子线速度(即成品管体线速度)范围取：8.0～85m/min。在实际生产中，可根据设定的成品管体的线速度V，以及已有机床辊子的尺寸，由V＝ω×D/2来决定最后一个辊子的转速，再根据公式ω₁D₁＝ω₂D₂来决定前面一个辊子的转速，式中的D₁，D₂分别为前后辊子的外径，ω₁和ω₂代表两个辊子的角速度。多级拉拔时也依照该公式来决定前一个拉辊子的线速度。

本实施例中，初始管体为铝材管，管体外径为5.0mm，壁厚为1.0mm，设定的成品管体的线速度V为25.1m/min，辊子9的直径为80cm，则其转速10r/min，辊子7的直径为60cm，转速14r/min，经两次拉拔后的管体的直径4.6mm，壁厚为0.9mm。

实施例3使用塔轮式连续拉制设备制作小直径、低线密度装药的导爆索或雷管延期线

实际制作过程中可根据需要调整单次拉制使用的模具数量、延伸系数等参数。参见图3，使用了5组模具，将小直径、低线密度装药的导爆索由直径8.0mm拉至6.0mm。模具组11的尺寸安排依次是：8.0mm，7.5mm，7.0mm，6.5mm，6.0mm。经过轧头、穿模等工艺，将已填装炸药或延期药的外径为8.5mm的导爆索或延期线的初始管体缠绕在两组塔轮10、12上。开启控制设备，电机带动塔轮旋转，塔轮拉动导爆索或延期线管体依次经过8.0mm，7.5mm，7.0mm，6.5mm，6.0mm模具，使其外径依次减小，最终达到外径6.0mm。

工业化生产中，如需将管材从初始时外径15.0mm拉制成品1.4mm，可以将模具分成几组，经过几次轧头、穿模、换模的重复操作后，即可得到设定的小直径。

为了求证用本发明方法制得的小直径、低线密度装药的导爆索的导爆效果，在实验室条件下，对采用实施例3制作的一批外径1.4mm的延期线和相同直径的小直径、低线密度装药的导爆索进行测试。为了便于回收导爆索爆后的残骸，实验使用水下爆炸方法。首先使用钢筋制作边长1.5米的正方形支架，将小直径、低线密度装药的导爆索缠绕在支架相对的两个边上，缠绕时相邻导爆索间距为5.0cm。导爆索的线装药密度为1.0g/m。将支架吊至水下预定深度，使用装备了延期线的延期雷管起爆，使用水下压力传感器和示波器记录延期雷管的延期时间。起爆后，收集到的导爆索残骸说明导爆索全部起爆，导爆索炸药爆炸后管体材料被爆轰波撕裂成为条形物，见图4；示波器记录到雷管延期时间(102ms)与计算值(100ms)吻合。实验结果表明：延期线能够可靠起爆延期雷管，延期时间准确，小直径、低线密度装药的导爆索完全被延期雷管起爆，传爆可靠。

由以上实验证实：使用连续拉制技术制作的小直径、低线密度装药的导爆索和雷管延期线的性能可靠、稳定。

Claims (2)

1.小直径低线密度装药的导爆索或雷管延期线的制作方法，包括在柔性金属的初始管体中装炸药、然后经拉制工序拉制到设定径向尺寸，并根据设计要求截取长度得成品，其特征在于：

(1)选取初始管体，其管体壁厚应为管体外径的1/10～1/3；

(2)在装药过程中，根据初始管体外径、内径和设计要求的成品外径、内径、装药线密度，由以下公式计算初始管内的装药线密度，从而决定装药量：

其中，D₁和d₁分别为初始管体的外径和内径，ρ₁为初始管内的装药线密度，D₂和d₂分别为成品管的外径和内径，ρ₂为设定的成品管内的装药线密度；所需装药量M＝ρ₁L₁，其中L₁为所需初始管体长度；

(3)所述拉制工序是连续拉制，在拉制过程中，所用模具的模角为7°～35°，每道拉拔过程中管体的延伸系数控制在1.00～1.80范围内；

(4)在拉制工序中，控制被拉制的导爆索或雷管延期线管体的线速度，使成品管体的线速度在85m/min以内。

2.如权利要求1的制作方法，其特征在于，所述在柔性金属的初始管体中装炸药，是将炸药熔点低、热熔状态下流动性好的待装炸药置于自加热并保持恒温的热塑装药箱中，使炸药保持熔融状态，然后与真空泵连接，在大气压的作用下，使熔融态炸药进入管体；或者使用压力装置，将熔融态炸药压入管体内。

Images