CN108275385A - 一种雷管用微型防爆罐及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种雷管用微型防爆罐，所述防爆罐包括圆柱形罐体和两个环形盖体，所述罐体两端与环形盖体之间通过第一螺纹活动连接，所述防爆罐上开设有至少两个通孔。两个通孔对称地开设在防爆罐一端的环形盖体与罐体的第一螺纹连接处，所述防爆罐还包括空心螺杆，所述空心螺杆与罐体和环形盖体之间通过第二螺纹活动连接。本发明的防爆罐通过理论计算选择钢板和钢管材料，罐体和环形盖体采用不同的加工方法，制作的防爆罐韧性高，耐冲击；硬度好，多次爆炸试验后不变形；耐锈蚀；体积小，重量轻，便于操作。采用轻便的防护设备避免雷管爆炸试验产生的人体伤害和环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种安全防爆设备技术领域,尤其是一种雷管用微型防爆罐及其制备方法。
背景技术
雷管爆炸试验，现行实施方式为在空旷场地，通过加长的导线引爆，无任何防护措施。其烟尘、爆炸物残留污染环境，并且噪音大，如果连续多次工作，对在场人员有一定听力损伤。为保障工作人员的生命健康，减少环境污染，需要对此类试验做安全防护。传统的防爆罐虽然可以有效防护，但其造价高、设备笨重、运输困难、使用不便。
发明内容
针对以上存在的问题，本发明提供一种雷管用微型防爆罐，该防爆罐结构简单，操作简便快捷，现场携带方便，采用不易变形且有足够韧性的钢质材料，应用于雷管爆炸试验。采用本发明的制备方法制作的防爆罐，韧性高，耐冲击；硬度好，多次爆炸试验后不变形；耐锈蚀；体积小，重量轻，便于操作。
为了解决该技术问题，本发明所采用的技术方案是：
提供一种雷管用微型防爆罐，其特征在于，所述防爆罐包括圆柱形罐体和两个环形盖体，所述罐体两端与环形盖体之间通过第一螺纹活动连接，所述防爆罐上开设有至少两个通孔。
防爆罐上的通孔有两个，所述两个通孔对称地开设在防爆罐一端的环形盖体与罐体的螺纹连接处，所述防爆罐还包括空心螺杆，所述通孔在环形盖体上的部分为第一通孔，通孔在罐体上的部分为第二通孔；所述环形盖体上的第一通孔和罐体上的第二通孔的内壁上均设有第二内螺纹；在所述空心螺杆上有与所述环形盖体上的第一通孔和罐体上的第二通孔相配合的第二外螺纹，所述空心螺杆与罐体和环形盖体之间通过第二螺纹活动连接。
更进一步的，防爆罐的另一端环形盖体与罐体的第一螺纹连接处也对称地开设两个通孔。
更进一步的，防爆罐一端的罐体与环形盖体螺纹连接处的第一通孔和第二通孔构成导线孔，所述防爆罐另一端的罐体与环形盖体螺纹连接处的第一通孔和第二通孔构成缓冲孔。
更进一步的，环形盖体的内部侧壁上设有第一内螺纹，在罐体上有与环形盖体配合的第一外螺纹，在所述的第一内螺纹上有限位凸块。
更进一步的，空心螺杆的上端固定有六边形螺帽。
更进一步的，罐体外壁上有均匀的防滑纹。
更进一步的，环形盖体的侧壁上有防滑纹。
本发明还公开了一种雷管用微型防爆罐的制备方法，包括以下步骤：
(1)加工罐体半成品，采用终轧温度为700-730℃的钢管，截取钢管前半段，并弃去头部3米的钢管，截取适当的长度的钢管制成罐体半成品；
(2)加工环形盖体半成品，先线切割钢板，再将分割后的钢板锻造，所述锻造方法为8小时内将板材温度加热到900-960℃，保温1小时后取出，自由锻；待锻件冷却至室温后再次线切割，制成待机加工尺寸的环形盖体半成品；
(3)将步骤(1)和步骤(2)加工的罐体半成品和环形盖体半成品，预热至120℃，恒温半小时后进行机加工，所述机加工包括对螺纹、防滑纹和尺寸精度的机加工，制得罐体和环形盖体成品；
(4)将完成机加工的罐体和环形盖体成品静置24小时后，进行热处理，温度820-880℃，恒温1.5小时，取出后自然冷却，冷却至室温后，均匀涂抹防锈漆。
更进一步的，所述的钢管和钢板的材料组成为：C：0.34-0.38，Si：0.25-0.4， Mn：1.45-1.7，P：≤0.025，S：≤0.02，Cr：≤0.25，Ni：≤0.2，Cu：≤0.2， V：0.08-0.15。
更进一步的，步骤(1)的钢管终轧温度为720℃。
更进一步的，步骤(2)中，钢板的快速锻造的加热温度为950℃；
更进一步的，步骤(4)中罐体和环形盖体成品的热处理温度为860℃。
本发明装置的实施原理：
通过爆炸威力、所需体积、罐内最高气压值计算筛选材料，筛选材料为改良的36Mn2V管材、板材实现防爆罐功能，化学成分为C：0.34-0.38，Si：0.25-0.4，Mn：1.45-1.7，P：≤0.025，S：≤0.02，Cr：≤0.25，Ni：≤0.2，Cu：≤0.2， V：0.08-0.15。再通过Ar3计算，确定终轧温度。
常用Ar3计算公式有下述三种
公式一：
Ar3＝910-273C-74Mn-56Ni-16Cr-9Mo-5Cu (1)
Ar3＝868-396C-68.1Mn+24.6Si-36.1Ni-24.8Cr-20.7Cu (2)
Ar3＝879.4-516.1C-65.7Mn+38.0Si+274.7p (3)
将化学成分极值代入公式(1)，获取Ar3最大值，用同样的方法分别计算公式(2)、公式(3)的最大值，取三者最大的作为Ar3参考温度。
计算得Ar3参考温度为700℃。
本发明筛选材料变形完成时的温度高于Ar3，可以避免出现混晶组织，大规模生产时的终轧温度往往要求高于实际Ar3 40-80℃。本发明希望获得更细小的原始组织，所以优选设定终轧温度720℃略高于700℃，通过降低坯料加热温度或延迟轧制实现温度控制。通过相对低温的工艺参数设定，金属微观组织结构更致密，材料的力学性质更好，韧性更高，防爆罐的耐冲击性能更好，硬度更高，多次爆炸试验后变形率低。
罐体取材，从成品管前半段截取，舍去头部3米管，避开距头部3米距离部分，可有效防止缺陷。由于比常规要求的终轧温度低，晶粒度优于同材质普通无缝管；取成品钢管前半段，由于此段终轧温度仍然高于Ar3，可确保不出现混晶组织。
加工环形盖体半成品，先线切割钢板，再将分割后的钢板锻造，所述锻造方法为8小时内将板材温度加热到900-960℃，保温1小时后取出，自由锻；待锻件冷却至室温后再次线切割，制成待机加工尺寸的环形盖体半成品。目的是通过初步的热处理改良材料，消除板材疏松、组织不均匀等缺陷，然后再线切割。此步骤更有益于材料改良，有助于后续做机加工，保留加工余量。
本发明的制备工艺通过切割、锻造、车削等工艺制备微型防爆罐。经过预处理，半成品加工，再热处理，再加工的制备方法，实现的细晶粒，高精度的防爆罐。分多步预热可以更大程度的消除室温机加工再热处理造成的变形问题。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通过理论计算进行筛选的钢管和钢板材质，材质的承重能力和力学性能符合防爆罐的爆破要求。经多次试验验证，该微型防爆罐的设备材料强度大、加工精度高，结构设计合理，同时耐热性、抗腐蚀性好，可多次使用。可满足多次反复试验使用。
(2)采用本发明的制备工艺制作的防爆罐，韧性更高，耐冲击性更好；硬度更好，多次爆炸试验后不变形；同时耐锈蚀；体积小，重量轻，便于操作。使用不易变形且有足够韧性的钢质材料，可进行雷管爆炸试验；
(3)环形盖体与罐体选用螺纹连接，容易拆解，便于取放雷管。
(4)雷管测试专用防爆罐，通孔和空心螺杆的设计用于雷管引爆用导线的连接，同时起到加固罐体和环形盖体连接强度，设计精巧，使用方便。
(5)螺纹定位凸块设计，使环形盖体和罐体拧紧时，通孔对应位置重合，便于空心螺杆的安装。
(6本发明的防爆罐应用于雷管防爆冲击试验，有效的改变了目前雷管防爆试验无安全防护，对环境污染严重的现状。同时防爆罐操作安全，结构轻巧，使用简单，携带方便，维护方便。
附图说明
图1所示为本发明导线孔开在环形盖体两侧的防爆罐结构示意图。
图2所示为本发明导线孔开在环形盖体同一侧的防爆罐结构示意图。
图3所示为本发明的导线孔开在环形盖体和罐体连接处的防爆罐结构示意图。
图4所示为本发明的防爆罐的第一螺纹和第二螺纹连接的剖面图。
图5所示为本发明的图4的连接装配图。
附图序号及名称：
1为罐体，2为环形盖体，3为第一螺纹，3-1为第一内螺纹，3-2为第一外螺纹，4为通孔，4-3为第一通孔，4-4为第二通孔，4-1为导线孔，4-2为缓冲孔，5为导线，7为第二螺纹，7-1为第二内螺纹、7-2为第二外螺纹，8为空心螺杆，8-1为六边形螺帽，9为防滑纹。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
根据图1-5所示的一种雷管用微型防爆罐，包括圆柱形罐体1和与罐体两端通过第一螺纹3活动连接的两个环形盖体2，在所述防爆罐上对称地开设有两个通孔4，用于连接雷管导线5。
如图1和图2所述一种实施方式为，防爆罐上的通孔4可以仅在环形盖体上，两个通孔可以在同一侧的，也可以分设在两侧。用于连接导线5。
如图3所述，另一种实施方式为，防爆罐上的通孔4对称地开设在防爆罐两端的环形盖体与罐体的螺纹连接处，与通孔4相配合的还配备有空心螺杆8，所述空心螺杆8与罐体和环形盖体之间的通孔处通过第二螺纹7活动连接。
具体来说，如图4和图5所示，通孔4在环形盖体上的部分为第一通孔4-3，通孔在罐体上的部分为第二通孔4-4；第一通孔和第二通孔相对应，所述环形盖体上的第一通孔和罐体上的第二通孔的内壁上均设有相匹配的第二内螺纹7-1；在所述空心螺杆8上有与所述环形盖体上的第一通孔4-3和罐体上的第二通孔 4-4相配合的第二外螺纹7-2。空心螺杆凭借第二螺纹拧入环形盖体的第一通孔 4-3和罐体上的第二通孔4-4，与罐体内部连通。空心螺杆与环形盖体和罐体侧壁通过第二螺纹7紧固连接，加强了环形盖体和罐体的紧固连接。同时空心螺杆的内孔可以作为连接雷管导线的导线孔4-1。
通孔4为可以为两个，位于防爆罐的一端，用于连通防爆罐的两根导线。或者如图3所示，通孔4为四个，分别对称的开设在防爆罐的两侧，其中防爆罐一端的两个通孔用于连接雷管的导线5，称之为导线孔4-1，防爆罐另一端的两个通孔用于减少雷管爆破时的内部压力，称之为缓冲孔4-2。四个孔的结构相同，四个孔的位置在防爆罐上对称排布，有助于雷管爆破试验时的平衡。导线孔和缓冲孔的结构相同，在使用时可以调换使用。
在环形盖体的内部侧壁上设有第一内螺纹3-1，在罐体上有与环形盖体配合的第一外螺纹3-2。为了进一步限定罐体和环形盖体旋紧时的相对位置，在所述的第一内螺纹3-1上设有限位凸块(图中未画出)。限位凸块设定在合适的位置，保证拧紧环形盖体的同时，限定环形盖体和罐体的相对位置，使环形盖体的第一通孔4-3和罐体上的第二通孔4-4能恰好相对贯通，便于空心螺杆的旋入固定。
空心螺杆的上端固定有六边形螺帽8-1，便于空心螺杆旋转拧入环形盖体和罐体形成的孔内。
罐体外壁上和环形盖体的侧壁上均设有均匀的防滑纹9，用于旋拧环形盖体时手部施力。
本发明的防爆罐在制备时通过切割、锻造、车削等工艺制备微型防爆罐。尺寸精度高，选用的材料经过相近的计算，材料的力学性质，抗冲击力均可靠，可多次应用于雷管防爆试验不变形。
进行试验时，需将雷管放入本装置后，通过防爆罐上设置的通孔连接雷管的导线，通过导线引爆雷管，进行雷管性能测试。通过本发明的雷管防爆罐实现安全防护作用，减少噪音对试验操作人员的伤害。同时对防爆罐内残留烟尘和残留物洗消后统一集中处理，避免环境污染。
使用时，先将罐体一端的环形盖体拧紧至不能再拧动，将空心螺杆拧入贯穿罐体和环形盖体的通孔；将雷管两端的导线穿过空心螺杆中心的孔，并将雷管放入罐体内部，再将另一端的环形盖体拧紧至拧不动。在两次拧紧环形盖体时，在限位凸块的作用下，环形盖体拧紧后至限定的位置后，不会与罐体再有相对位移，此时罐体的第二通孔和环形盖体的第一通孔的恰好相对，插入空心螺杆，将空心螺杆旋拧入环形盖体和罐体相对的孔中，试验前的安装完成。
将防爆罐平放，清除防爆罐罐体两端的障碍物，试验人员避免直对防爆罐上的两个导线孔和缓冲孔，并远离防爆罐。通过雷管的导线，引爆雷管。
在拧紧两端的环形盖体时，在螺纹上的限位凸块的限定下，在罐体和环形盖体的孔相对时，环形盖体拧不动，同时能实现罐体和环形盖体的密封。
制备本发明的雷管爆炸试验用微型防爆罐的实施例：
采用组成为：C：0.34-0.38，Si：0.25-0.4，Mn：1.45-1.7，P：≤0.025， S：≤0.02，Cr：≤0.25，Ni：≤0.2，Cu：≤0.2，V：0.08-0.15的材料的钢管和钢板。
(1)加工罐体半成品。采用终轧温度为720℃的成品钢管，从成品管前半段截取，避开距头部3米距离部分。由于比常规要求的终轧温度低，晶粒度优于同材质普通无缝管。
(2)加工环形盖体半成品，先线切割钢板，再将分割后的钢板锻造，所述锻造方法为8小时内将板材温度加热到900-960℃，保温1小时后取出，自由锻；待锻件冷却至室温后再次线切割，制成待机加工尺寸的环形盖体半成品。
(3)将罐体半成品和环形盖体半成品，预热至120℃，恒温半小时后进行机加工，所述机加工包括对螺纹、防滑纹和尺寸精度的机加工，制得罐体和环形盖体成品；
(4)机加工完成后将工件静置24小时，进行热处理，热处理温度860℃，恒温时间1.5小时，取出后空冷。
(5)空冷至室温后，均匀涂抹防锈漆。
本发明的微型防爆罐选材的钢板和无缝管，在经过本发明的工艺进行加工处理。环形盖体的加工方法为将钢板快速锻造、机加工后热处理的工艺方法，罐体的加工方法为将限定钢管的终轧温度，后经机加工和后处理的工艺方法。两个部件的加工方法不同。将经过本发明的加工方法处理的部件和未经本方法处理的部件进行对比，对热抗拉强度、屈服强度、伸长率、冲击功、晶粒度各项指标进行数据对比分析，其中钢板II和无缝管III为按照本发明的工艺处理后的工件，钢板I和无缝管I，无缝管II为按照表格所述工业处理和未处理的工件的性能参数。
结果如下所示：
由试验结果可以看出：
采用本发明所述工艺方法，可以细化材料晶粒，显著提高伸长率和冲击功，在确保拉伸性能的同时，增强材料塑性。
采用如上工艺制作的防爆罐，韧性高，耐冲击；硬度好，多次爆炸试验后不变形；耐锈蚀；体积小，重量轻，便于操作。
本实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种雷管用微型防爆罐，其特征在于，所述防爆罐包括圆柱形罐体（1）和两个环形盖体（2），所述罐体两端与环形盖体之间通过第一螺纹（3）活动连接，所述防爆罐上开设有至少两个通孔（4）。
2.根据权利要求1所述的一种雷管用微型防爆罐，其特征在于，所述防爆罐上的通孔有两个，所述两个通孔对称地开设在防爆罐一端的环形盖体与罐体的螺纹连接处，所述防爆罐还包括空心螺杆（8），所述空心螺杆与罐体和环形盖体之间通过第二螺纹（7）活动连接。
3.根据权利要求2所述的一种雷管用微型防爆罐，其特征在于，所述的防爆罐的另一端环形盖体与罐体的第一螺纹连接处对称地开设两个通孔（4）。
4.根据权利要求3所述的一种雷管用微型防爆罐，其特征在于，所述通孔（4）在环形盖体上的部分为第一通孔（4-3），通孔在罐体上的部分为第二通孔（4-4）；所述环形盖体上的第一通孔和罐体上的第二通孔的内壁上均设有第二内螺纹（7-1）；在所述空心螺杆（8）上有与所述环形盖体上的第一通孔（4-3）和罐体上的第二通孔（4-4）相配合的第二外螺纹（7-2）。
5.根据权利要求3所述的一种雷管用微型防爆罐，其特征在于，所述的环形盖体的内部侧壁上设有第一内螺纹（3-1），在罐体上有与环形盖体配合的第一外螺纹（3-2），在所述的第一内螺纹（3-1）上有限位凸块。
6.根据权利要求3所述的一种雷管用微型防爆罐，其特征在于，所述的空心螺杆的上端固定有六边形螺帽（8-1）。
7.根据权利要求1所述的一种雷管用微型防爆罐，其特征在于，所述的罐体外壁上和环形盖体的侧壁上有防滑纹（9）。
8.根据权利要求1-7中任一项权利要求所述的一种雷管用微型防爆罐的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）加工罐体半成品，采用终轧温度为700-730℃的钢管，截取钢管前半段，并弃去头部3米的钢管，截取适当的长度的钢管制成罐体半成品；
（2）加工环形盖体半成品，先线切割钢板，再将分割后的钢板锻造，所述锻造方法为8小时内将板材温度加热到900-960℃，保温1小时后取出，自由锻；待锻件冷却至室温后再次线切割，制成待机加工尺寸的环形盖体半成品；
（3）将步骤（1）和步骤（2）加工的罐体半成品和环形盖体半成品，预热至120℃，恒温半小时后进行机加工，所述机加工包括对螺纹、防滑纹和尺寸精度的机加工，制得罐体和环形盖体成品；
（4）将完成机加工的罐体和环形盖体成品静置24小时后，进行热处理，温度820-880℃，恒温1.5小时，取出后自然冷却，冷却至室温后，均匀涂抹防锈漆。
9.根据权利要求8所述的一种雷管用微型防爆罐的制备方法，其特征在于，所述的钢管和钢板的材料组成为：C：0.34-0.38，Si：0.25-0.4，Mn：1.45-1.7，P：≤0.025，S：≤0.02，Cr：≤0.25，Ni：≤0.2，Cu：≤0.2，V：0.08-0.15。
10.根据权利要求8所述的一种雷管用微型防爆罐的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，钢板的快速锻造的加热温度为950℃；步骤（4）中的热处理温度为860℃。
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