钨系延期药的实验研究.pdf

2 0 1 1 年4 月钨系延期药的实验研究雷钫琴等 钨系延期药的实验研究’ 雷钫琴易勇付志斌 湖南神斧集团向红机械, t 艺- r - 有限责任公司 湖南岳阳，4 1 4 1 0 0 [ 摘要] 文章研究了钨粉粒度、组分配比等因素对延期药的延期时间、燃速、延期精度的影响规律。结果表明燃 速随钨粉粒度的减少而增大，随延期药中钨粉含量增加而加快。验证批的结果也说明延期药药剂燃速和精度稳 定，工艺一致性好。 [ 关键词]慢燃速延期药组分配比延期精度 [ 分类号] T J 4 5 0 ．1T D 2 3 5 ．2 2 引言 钨系延期药是长秒量延期药 1 ～1 0 0 s 的代 表，属于慢燃速微气体延期药。由于这类延期药受 气体压力影响较小，克服了气体压力对延期药主要 参数燃速的影响，已使其成为当前最主要的秒量级 延期药。钨系延期药具有延期时间跨度大、延期精 确、贮存性能好等特点，是国内外军、民领域皆用的 优良长秒量延期药⋯。国内外研究表明在配方相 同的情况下，还原剂钨粉粒度对燃烧速度影响最大， 铬酸钡的粒度对燃速影响不如钨粉明显。所以钨粉 粒度成为影响钨系延期药的研究重点拉J 。 本文将在慢燃速钨系延期药配方设计方面做些 实验研究。寻求一种燃速适宜 1 ．0 2 ．0 m m ／s ，延 期精度优，传火可靠的慢燃速延期药，以满足工业延 期秒电雷管6 1 0 段 延期时间为5 ．0 9 ．0 s 的装 配要求。 1 慢燃速延期药配方设计 通常延期药的化学反应速度取决于延期药组 成、颗粒尺寸 特别是还原剂的尺寸 和装填方 法‘3 l 。 1 ．1 钨系延期药组成 钨系延期药由钨粉、铬酸钡、高氯酸钾为主要成 分，外加部分硅藻土、粘合剂等组成的混合物。钨粉 是可燃剂，在药剂中起燃烧放热作用。铬酸钡做氧 化剂，在钨系延期药中也是缓燃剂，主要作用是供氧 和调节燃速；高氯酸钾是氧化剂，也是反应促进 剂H 1 ；硅藻土是惰性物质，它本身不参与燃烧过程 而是冲淡反应物的浓度，并吸收热量，降低燃速；粘 合剂作用主要是为了药剂造粒，增加流散性，利于装 药，同时钝化药剂HJ 。 1 ．2 药剂制备工艺 目前我国延期药的试制和生产主要采用球磨与 机械混制工艺方法，本试验也采用此方法，以达到钨 系延期药中各组分混合的均匀一致性。按比例准确 称取总质量为2 0 0 0g 的原材料，先将K C l 0 B a C r 0 W 粉和硅藻土混合，再加入混药罐内，加适 量无水乙醇浸润均匀，开动混药罐开始混药。混制 一定时间后出料晾干，外加延期药总质量l ％的聚 乙烯醇溶液造粒。经干燥后过筛，取3 0 目下、7 0 目 筛上物，存放在干燥器中待用。 1 ．3 实验结果分析 1 ．3 ．1 钨粉粒度对燃速的影响 国内外研究表明在配方相同的情况下，还原剂 钨粉的粒度对燃烧速度影响最大，铬酸钡的粒度对 燃速影响不如钨粉明显【4 】。参考美国军用标准【5 1 及国内多年生产经验，制得慢燃速钨系延期药，应选 择粒度为4 ．O - 7 ．0 1 ．t m 的钨粉生产药剂。而高氯酸 钾参考美国军标[ 5 】及生产经验，钨系延期药燃速 2 ．5m m ／s 以下的颗粒选用1 0 0 ～2 0 0 目标准筛的中 间粒。所以在此只研究钨粉粒度对钨系延期药的燃 速影响。 本次实验选用4 种规格粒度的钨粉，即颗粒平 均尺寸分别为3 ．8 4 ．2 p ．m 、4 ．8 5 ．2 仙m 、5 ．8 6 ．2 0 , m 、6 ．8 7 ．2 1 a , m 。分别对以上4 种规格的钨粉 按药剂制备工艺条件各试制1 个药批，药批号分别 为A 、B 、C 、D 。试制为了使实验结果具有典型性，选 取零氧平衡的配方。根据总的反应式 8 W 8 B a C r 0 4 3 K C l 0 4z 3 K C I 8 B a W 0 4 4 C r 2 0 3 可以得到3 种组分的质量分数为7 , 0 w 收稿日期2 0 1 0 1 1 1 2 作者简介雷钫琴 1 9 7 7 一 。女。工程师。主要从事火工品生产工艺研究。E m a i l l c i f a n g q i n 5 2 3 1 6 3 ．c o r n 万方数据 2 6 爆破器材E x p l o s i v e M a t e r i a l s 第4 0 卷第2 期 埘 K C l 0 4 “ B a C r 0 4 3 7 ．6 1 0 ．7 5 1 ．7 。 称取3 0 0m g 钨系延期药剂。在2 0 5M P a 的压力 下压制成延期管。延期管装药孔直径为9 3 ．5 m m ， 装药量为3 0 0 m g 。延期管发火测时用B Q - 2 型爆 破器材综合测试仪进行记录，用电离靶进行测时。 计时器记录的这段时间间隔与药柱长度之比，就是 延期药的平均燃速[ 6 j 。对试验批各装配2 0 发产品 进行测试，测试结果如表1 所示。 表1 钨粉粒度对燃速的影响 誊矬鬻蒜。极差／盂辇，／篙譬，／ 。 r a m 时间／8 ／m s ／f u n ”⋯。∥、一。， 由表1 可知，钨粉粒度对延期药燃速影响很大， 随着钨粉粒度增大，药剂燃速变慢，延期精度降低。 按照延期药燃速适中 1 ．0 2 ．0 r a m ／s 的要求，可 知在上述A 、B 、C 、D4 A “ 批次中，只有C 、D 批满足 要求。但D 批与C 批相比，延期精度明显较差。综 上所述，只有C 批药剂燃速与精度均较理想。通过 试验得出钨粉粒度大，药剂燃速慢，延期精度差；反 之则相反。因此生产中控制好钨粉粒度，对药剂燃 速、延期精度尤为重要。根据表l 数据绘制燃速一 钨粉粒度关系曲线，如图l 所示。 通过图1 可发现，钨粉粒度在4 ．5 耻m 以上时， 药剂燃速变化曲线较平缓，适宜延期时间调节，选用 粒径5 ．8 6 ．2 岬的钨粉配置延期药燃速在本项研 究设计的理想范围内，延期精度较好。 1 ．3 ．2 钨、B a C r O ．的不同配比对燃速的影响 影响延期药性能的因素很多，其中各组分含量 直接影响燃速快慢。美军标推荐HJ ，药剂中K C I O ． 的含量应保持相对比例不变，最好在1 0 ％左右，因 此固定K C l 0 。的含量。以零氧平衡配比为实验基 础，通过改变钨粉和B a C r O ．的比例，测出钨粉与 B a C r O 。在不同配比时的延期时间，从而得出钨、 B a C r O 。的含量对燃速的影响。因此，设计选取粒径 为5 ．8 6 ．2 p , m 的钨粉，按不同配比试制，工艺条件 与药剂制备工艺相同，并测试不同钨含量时的延期 时间。w 、B a C 内。的配比对燃速的影响实验结果见 表2 ，表中每个配比的试验数为2 0 发。 由表2 中数据可以看出，随着延期药中钨粉含 量的增加，燃速不断加快，延期精度也在不断提高。 按照对燃速的要求，只有钨粉含量不大于3 6 ％的延 期药能够满足要求。而在这三种满足燃速要求的延 期药中，3 ’的延期精度最高，故3 ’的燃速和延期精度 较理想。即当延期药中钨含量在3 6 ％左右时，延期 药具有较理想的燃速和延期精度。 根据表2 中数据，给到钨粉含量与燃速变化曲 线，如图2 。 睾亟度7 l 吼 图1钨粉粒度与燃速的关系曲线图 图2 钨粉含量与燃速变化曲线 表2w B a C 国。的配比对燃速的影响 万方数据 2 0 1 1 年4 月 钨系延期药的实验研究雷钫琴等 由图2 可以看出，钨粉含量增加时，燃速变大， 同时延期精度也越好。钨含量在2 8 ％一4 0 ％范围 内，都可以制得延期精度较高的药剂，并且随着钨含 量的增加，平均燃速增加。由图2 还可以看出，钨含 量在3 0 ％一3 5 ％的范围内，曲线比较平稳，平均延 期时间基本相同，这一段具有重要意义。因为在这 一范围内，钨含量小的波动对药剂的延期时间影响 很小，对生产工艺的控制变得非常简单。从燃速、延 期精度及生产成本等方面考虑选取钨粉含量3 4 ％ 的配方作为寻求的慢燃速延期药。 1 ．3 ．3 验证实验 基于上述研究结果试制慢燃速钨系延期药，按 钨粉粒径5 ．8 6 ．2 1 x m 、W W 埘 B a C r 0 4 3 4 5 6 ，工艺条件与药剂制备工艺相同，试制4 个药批， 批号为1 ’、2 。、3 。、4 。。根据不同段别延期秒电雷管 延期时间要求，测量装配延期药量，并选取与之匹配 的火雷管进行装配。装配后测时，实验结果列于表 3 。每批试样数为5 0 发。 表3 延期药燃速与精度数据统计 由表3 可知，当钨粉粒径为5 ．8 肛m 一6 ．2 斗m 、 加 w 埘 B a C r O 。 3 4 5 6 配比的慢燃速钨系延 期药燃速稳定，延期精度高，生产工艺一致性好，达 到了延期药慢燃速1 ．0 2 ．O m m ／s 设计要求，可满 足工业延期秒电雷管6 一1 0 段的装配要求。 2 结论 在钨系延期药中，钨粉粒径小、含量高，延期药 燃速越快、延期精度优。选用粒径为5 ．8 t t m 一6 ．2 p , m 的钨粉，其质量组成为W W 埘 B a C r O 。 ” K C l 0 。 3 4 5 6 1 0 的延期药燃速达到1 ．5 5 m m ／s 左右，延期精度较好，生产工艺稳定，达到了 设计要求。 参考文献 [ 1 ]吴幼成，宋敬埔．延期药技术综述[ J ] ．爆破器材， 2 0 0 0 ，2 9 2 2 3 - 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