一种导爆索轧制方法及导爆索轧机

摘要

本发明导爆索轧制方法及导爆索轧机，特征是按质量比将黑索金(RDX)90－98％和粘合剂10－2％的钝化炸药配料粘合、混合均匀，装入一端封闭的软质坯料管中，形成堆放密度为0.6－1.0g/cm3的粒状结构，将坯料管开口封闭，放入导爆索轧机的一对轧辊轮缘间与坯料管需挤压直径相匹配的沟槽中，连续通过多组沟槽直径由大变小的轧辊对，使坯料管的直径由大变小的减小率每次不超过50％，直至达到设计要求的导爆索产品直径。采用本方法和设备轧制出的导爆索长度可大于200m；可以保证生产过程中高安全性，无环境污染；产品质量稳定，线装药密度可灵活调整以满足不同用途的需要，具有很好的市场竞争优势。

说明书

技术领域：

本发明属于导爆索生产技术领域，特别涉及轧制法生产导爆索的方法及其导爆索轧机。

背景技术：

据中国煤炭工业出版社《矿用起爆材料》(1978年出版，371-378页)介绍，一直沿用至今的普通导爆索，其传统生产工艺为：先用棉纱或化学纤维通过专用设备卷裹炸药，再用热沥青涂层，牛皮纸裹封或热塑料涂层以构成防水层。这种工艺单机生产能力低，噪声大，生产成本高，纤维粉尘和炸药粉尘大；由于使用大量棉纱和化学纤维多层卷裹，药芯炸药密度小，均匀性差，导爆索的质量和爆速不易控制，而且热沥青有毒。

普通导爆索由于线装药密度高，爆炸能量过大，外层结构松散，密封性差，满足不了军用和民用技术的要求。近年来国内外专家们致力于低能导爆索的研究。据中国《爆破器材》杂志(1999年第28卷第5期17-18页)介绍，目前最新的技术路线是借鉴毫秒延期雷管中的延期索制造工艺：将猛炸药装进软质金属管内，在专用的拉丝床上经过几十道拉拔工艺，最终达到细径导爆索的目的。该类导爆索侧向金属约束力强，药芯密度高，装药均匀，线装药密度低，爆炸输出能量低，爆速稳定，质量有保证，在军用技术中得到推广使用。但拉丝床拉拔几十道工艺均为单次手工作业，工作量大，安全性差，生产效率低，成本高，无法满足工程的需要。导爆索的长度是由拉丝床的长度所决定，目前只能生产10-20m长的细径导爆索，若继续增长拉丝床的长度，导爆索易被拉断，而工业导爆索长度要求200m以上。

现有普通轧机通常用来轧制钢板，轧制时阻力大，会生成大量的热，不能直接用来挤压轧制导爆索，否则可能会发生爆炸，出现安全问题。

至今未见有关采用挤压轧制方法来生产导爆索的报道。

发明内容：

本发明提出一种采用轧制法生产导爆索的方法及其导爆索轧机，以解决现有技术存在的上述问题。

本发明的导爆索轧制方法，其特征在于：按质量比将黑索金(RDX)90-98％和粘合剂10-2％的钝化炸药配料充分粘合、混合均匀，装入一端封闭的软质坯料管中，形成堆放密度为0.6-1.0g/cm³的粒状结构，装药完毕后将坯料管开口封闭；然后将该装好钝化炸药的坯料管放入导爆索轧机的一对轧辊轮缘间与坯料管需挤压直径相匹配的沟槽中，连续通过多组沟槽直径由大变小的轧辊对，控制环境温度在20-40℃，轧制速率每分钟不超过50m，使坯料管的直径由大变小的减小率每次不超过50％，至达到设计要求的导爆索产品直径。

所述软质坯料管可选用包括铅管、铝管、锡管、铜管、铅锡合金管、铅锌合金管或铅锑合金管在内的金属管，或包括聚乙烯塑料管、聚氯乙烯塑料管、聚四氟乙烯塑料管、酚醛树脂管或环氧树脂管在内的非金属管。

所述轧制速率每分钟不超过50m，使坯料管的直径由大变小的减小率每次不超过50％，可采用等直径轧辊变转速或变直径轧辊等转速的方式来实现。

本发明的导爆索轧机，包括控制盒、电机、传动装置和轧辊构成，轧辊固定在支座上，电机通过皮带带动轧辊、再经齿轮带动相配对的另一轧辊转动；设有“进”、“点进”、“退”、“点退”和“停”按钮的控制盒分别与电源和电机相连接；轧辊上设有安全防护罩；其特征在于：采用不少于2组串联配置、每组包括相对的两个轧辊，其轮缘间设有与坯料管需挤压直径相匹配的沟槽，相邻两组轧辊其轮缘间沟槽直径的减小率不超过50％。

所述每对轧辊间可分别设有多道截面为圆形的沟槽。

和现有导爆索的拉拔工艺相比较，本发明的导爆索轧制方法由于采用多组轧辊串联挤压轧制的方法，流水线生产，效率高；克服了用拉拔工艺生产导爆索过程中，导爆索易被拉断的缺点；突破了导爆索长度受拉丝床长度限制的局限性。

为了适应挤压轧制导爆索的安全性要求，本发明的导爆索轧制方法选用按质量比黑索金(RDX)90-98％和粘合剂10-2％配料的钝化炸药；综合流动性和稳定爆轰两个因素考虑，

要求钝化炸药粒状结构的堆放密度为0.6-1.0g/cm³为宜。

和现有钢板轧制机相比，本发明的导爆索轧机由于采取轧辊间设有与坯料管需挤压直径相匹配的成型沟槽，相邻两组轧辊其轮缘间沟槽直径的减小率不超过50％串联轧制，使钝化炸药坯料管的直径由大变小的减小率每次不超过50％，实现了低阻力轧制，产品温升缓慢，温升幅度较小；由于本发明将轧制坯料管的环境温度控制在20-40℃，可将导爆索在轧制过程中的温度控制在25-150℃，低于药芯炸药的热分解温度，从而保证生产的安全和产品质量；而若环境温度低于20℃，则坯料管易脆化，轧制时易碎裂。

由于坯料管是在成型槽内受挤压作用而缩小直径，没有拉力作用，不会产生拉断事故。产品导爆索装药密度均匀，爆轰稳定。

采用本发明方法和设备轧制出的导爆索长度可大于200m，直径和线装药密度可调，可大量满足军用和民用的要求，产品具有很好的市场竞争优势。

附图说明：

图1为本发明采用变直径轧辊的导爆索轧机轧制导爆索示意图；

图2、图3分别为图1的A-A、B-B剖面示意图。

图4为本发明采用等直径轧辊的导爆索轧机轧制导爆索示意图；

图5、图6分别为图4的A-A，B-B剖面示意图。

具体实施方式：

实施例1：采用变直径轧辊轧制机轧制铅皮导爆索

本实施例中，采用内径16mm、外径20mm的铅管做钝化炸药的装药坯料管。

钝化炸药的质量配比和密度的确定：因为黑索金粘性大，流动性差，所以要加入粘合剂改变其物理状态，增强流动性以便于操作加工，同时还要保证稳定爆轰。经过大量实验，选取质量比为黑索金(RDX)90-98％，粘合剂10-2％的配比为宜，在碗中充分粘合、混合均匀，将该配制好的钝化炸药由开口端向下，按照坯料管的容积和堆放密度在0.6-1.0g/cm³范围内的要求，称量钝化炸药，定量装入坯料管中，保持装药密度均匀，按照前面的质量配比，使得到的粒状结构堆放密度在0.6-1.0g/cm³范围内。

本实施例的具体步骤如下：

配药：取质量比为黑索金(RDX)95％，粘合剂5％；

装药：将坯料软质铅管一端用棉纱或其它材料封闭，一端开口，由开口端向下定量装钝化炸药，保持上下装药均匀，密度为0.8g/cm³，装药完毕后开口段亦封闭；

轧制：将装好钝化炸药的坯料管放入导爆索轧机的一对轧辊轮缘间与坯料管需挤压直径相匹配的沟槽中；若采取每对轧辊间各轧辊上下相对分别设有n道截面为半圆形的沟槽，则可一次投料1-n根。

本实施例中导爆索轧制机的电机采用的是安徽皖南电机股份有限公司生产的型号为YZ-132S-4的三相异步电动机，功率5.5kw，工作电压380v。由控制盒发出指令带动设备运转：通过“点进”调整进料姿态，然后按“进”使设备连续化运行，当过程中发生像偏槽、出轨异常情况，可以使用“点退”、“退”重新调整姿态，过程结束按“停”使设备停机。

图1给出了采取变直径轧辊的导爆索轧机轧制导爆索示意图；图2、图3分别为图1的A-A、B-B剖面示意图。

下面结合图1、图2和图3进一步说明变直径轧辊轧制机工作原理：

变直径轧辊设备是将一系列的轧辊按一定的变直径规律安装在线工作台上，每对轧辊的转动角速度不变，轧辊直径从左到右由小变大；每对轧辊上刻有n个半圆截面成型槽(n≥1)，轧辊成型槽直径从左向右由大变小。最左边轧辊刻槽直径即为第一道工序生成导爆索的直径，最右边轧辊刻槽直径即为最终产品导爆索的直径。轧辊运动的动力是由一台或几台电动机同步驱动。

各对轧辊转动方向相反，转动角速度ω不变，直径D是变化的，从左到右由小变大，即D₁＜D₂＜……＜D_m每对轧辊上n个成型槽d不变，但从左到右d是由大到小，即

d₁＞d₂＞……＞d_m。

轧辊转速ω的确定：轧辊转速ω虽然前后都是一样的，但有一个最佳值，其大小是根据生产要求，热软化管材速度、光固化速度、冷轧变形温升速度及炸药热安定性等因素来确定。在安全第一，保证质量的前提下，尽可能提高轧辊转动角速度ω，从而提高生产速度，降低产品生产成本，提高经济效益。ω取值范围1-3000转/分。

导爆索成型槽直径的确定：导爆索的直径是由轧辊上成型槽直径来确定的。成型槽截面是半圆形，上下槽对合形成圆截面。在一对轧辊里n个成型槽直径是一样的，各对之间的直径d是变化的：d₁＞d₂＞……＞d_m，d₁是坯料通过第一对轧辊后轧制的直径，d_m是通过最后一对轧辊后得到的直径，即产品导爆索直径。成型槽直径变化率决定了轧辊对数的多少。如果变化率过大，轧辊对数变少，设备简化，但轧制阻力大，变形量大，坯料温升速率高，对炸药的安全性不利，对产品质量有不好的影响；如果变化率过小，轧制过程中阻力小，温升速率低，变形均匀，对安全生产和产品质量有利，但设备系统变大，同步性要求高，投资大。因此成型槽直径变化率要根据实验确定。通过大量实验，本发明提出d的变化率在1-100mm之间，即

d₁＝2～200mm

d₂＝d₁-(1～100)

d₃＝d₂-(1～100)

d_m＝d_m-1-(1～100)

轧辊直径的确定：轧辊角速度ω和导爆索成型槽直径d及变化率确定之后，轧辊直径D及其变化率的确定成为关键性参数。参数ω，d，D之间有内在联系，总的原则是保证各组轧辊连续运转，还要满足成型槽进料出料质量流守恒。

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V₁——第1对轧辊运动的线速度 $>{{}_{}}_{}$

V_m——第m对轧辊运动的线速度 $>{{}_{}}_{}$

ρ——导爆索密度，视为常量

所以(1)式变为

d₁²V₁＝d₂²V₂＝……d_m²V_m                         (2)

d₁²D₁＝d₂²D₂＝……d_m²D_m                         (3)

D₁根据需要来确定取值范围，一般取D₁＝10-500mm    (4)

所以 $>{{{{$ >{{{{}_{}}_{}}_{}}_{}$}_{}}_{}}_{}}_{}$

将高安全猛炸药装在预制的粗管内，使坯料管连续通过串联配置的多组轧辊对，相邻两组轧辊其轮缘间沟槽直径的减小率不超过50％，环境温度控制在25℃，轧制速率每分钟30m，使坯料管的直径由大变小的减小率每次不超过50％，至达到设计要求的导爆索产品直径，最后生产出符合要求的导爆索。本例成品为2mm的铅皮导爆索。

轧制过程可采用电视系统监控，人对轧机隔离遥控，以保证安全。

本发明采用多对轧辊串联连续生产，每对轧辊上开有n对成型槽(n≥1)，一次可生产n根导爆索，结构紧凑，设备小；生产效率高。由于坯料管是在成型槽内受挤压作用而缩小直径，没有拉力作用，不会产生拉断事故。产品导爆索装药密度均匀，爆轰稳定。

质量检查：采用本发明方法和设备轧制出的导爆索产品外径均匀，目测无外观损伤裂纹，装药密度均匀(1.5-1.6g/cm³)，在此范围内爆轰速度稳定，抗拉伸，抗水性，抗油性，抗热性均达到国家标准。

实施例2：采用变直径轧辊轧制机轧制高压聚乙烯塑料导爆索

当所述软质坯料管采用非金属管时，可在非金属管的成管过程中将炸药连续装入粗管内；当坯料管选用塑料或热变形材料时，需要在工序中加热源和保温措施。

本实施例中，采用内径10mm、外径14mm的高压聚乙烯塑料管做钝化炸药的装药坯料管。将高安全猛炸药装在预制的粗管内。

本实施例具体步骤如下：

配药：取质量比为黑索金(RDX)98％，粘合剂2％；

装药：将聚乙烯塑料坯料管一端封闭，一端开口，由开口端定量装钝化炸药，保持上下装药密度均匀，密度0.7g/cm³，装药完毕后开口段亦封闭；

轧制：将装好钝化炸药的坯料管放入导爆索轧机的一对轧辊轮缘间与坯料管需挤压直径相匹配的沟槽中，每对轧辊间设有n道截面为半圆形的沟槽，则可一次投料1-n根。

图4给出了等直径轧辊的导爆索轧机轧制导爆索示意图；图5、图6分别为图4的A-A，B-B剖面示意图。下面结合图4、图5和图6进一步说明等直径轧辊工作原理：

等直径轧辊设备是将一系列的圆直径轧辊按一定变角速度规律安装在线工作平台上。轧辊直径不变，角速度由左向右由小变大。这是由变频电动机和传动齿轮来实现的。

轧辊直径的确定：根据需要，轧辊直径D取值范围10-500mm。

导爆索成型槽直径的确定：成型槽直径d取值范围为：

d₁＝2～200mm

d₂＝d₁-(1～100)

d₃＝d₂-(1～100)

d_m＝d_m-1-(1～100)

轧辊角速度的确定：当轧辊直径D，成型槽直径d确定后，轧辊转速ω就变成关键参数，这三者之间关系也要满足质量流守恒原理，

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其中， $>{{{$ >{{{$ >{{{}_{}}_{}}_{}$}_{}}_{}}_{}$}_{}}_{}}_{}$

D₁＝D₂＝……＝D_m    ρ为常量

所以(6)式变为

d₁²V₁＝d₂²V₂＝……d_m²V_m                         (7)

d₁²ω₁＝d²ω₂＝……d_m²ω_m                       (8)

ω₁根据需要来确定，取值范围为ω₁＝1-200转/分

所以， $>{{{{$ >{{{{}_{}}_{}}_{}}_{}$}_{}}_{}}_{}}_{}$

将高安全猛炸药装在预制的高压聚乙烯塑料管内，使坯料管连续通过串联配置的多组轧辊对，相邻两组轧辊其轮缘间沟槽直径的减小率不超过50％，环境温度控制在25℃，轧制速率每分钟40m，使坯料管的直径由大变小的减小率每次不超过50％。本实施例的最终成品为外径1.5mm的高压聚乙烯塑料导爆索。

质量检查：本实施例轧制出的导爆索产品外径均匀，目测无外观损伤裂纹，装药密度均匀(1.1-1.5g/cm³)，在此范围内爆轰速度稳定，抗拉伸，抗水性，抗油性，抗热性均达到国家标准。

采用本发明方法和设备轧制出的导爆索长度可大于200m，直径和线装药密度可调，可满足军用和民用的大量需求，产品具有很好的市场竞争优势。