摘 要

火炮是目前世界各国军队领域极为重要的武器装备之一，是战斗行动的重要组成部分。火炮在使用过程中，由于弹丸的高温高压作用和火药的燃烧会生成一层残留物，弹丸运功过程中由于摩擦作用会产生铜屑，残留物与铜屑板结在一起形成一层积炭和挂铜粘附在炮膛内壁，积炭和挂铜的产生严重威胁着火炮的寿命和使用。一直以来，世界各国一直在寻找一种性能优良、效果良好的除铜剂产品，用于清除粘附在炮膛身管内壁的积碳与挂铜。

本工艺在对积碳与挂铜的性质进行相应的探究之后，成功设计出一种水基型除铜剂配方，能够高效率的清除炮膛内壁的积碳和挂铜，并且具有良好的稳定性和缓蚀性。本配方采用过硫酸铵作为氧化剂，碳酸铵作为络合剂，经过不断的氧化与络合将铜从体系中除去。并且在生产过程中，需要向体系中加入氢氧化钠来调节产品的pH，使其产生更多的氨来与铜离子进行络合勇士避免铁基体的腐蚀。为了减少火炮在外界环境中以及清洗之后的腐蚀，本配方中还加入石油磺酸钡作为缓蚀剂，提高火炮的使用寿命。针对产品本身的均一性，以及保质期和稳定性，运用复配技术，采用十二烷基磺酸钠和2,6-二叔丁基对甲酚与ATMP作为乳化剂与稳定剂，协同作用提高该配方生产的除铜剂产品各方面的性能，使得该产品更加成熟与稳定。

在配方设计完成之后，还需要进行年产量1500吨该除铜剂产品的设计，其主要内容包括工艺流程的设计、反应釜的设计、搅拌器的设计以及其他容器附件的选型等。在最后还要完成本工艺的设计说明书，并绘制工艺流程图、车间布置图、反应釜装配图等图纸。

关键词：除铜剂；炮膛擦拭剂；积碳；挂铜；表面活性剂

Abstract

Artillery is one of the most important weapons and equipment in the military field of the world, and it is an important part of combat operations. In the process of using the gun, a layer of residue will be generated due to the high temperature and pressure of the bullet and the combustion of the gunpowder. In the process of moving the bullet, copper chips will be generated due to the friction. The residue and copper chips will be bonded together to form a layer of carbon deposit and copper hanging on the inner wall of the bore. The generation of carbon deposit and copper hanging is a serious threat to the life and use of the gun. For a long time, countries all over the world have been looking for a kind of copper remover with excellent performance and good effect, which can be used to remove carbon deposition and copper hanging on the inner wall of the barrel.

After exploring the properties of carbon deposition and copper hanging, a kind of water-based copper remover was successfully designed, which can effectively remove the carbon deposition and copper hanging on the inner wall of the bore, and has good stability and corrosion inhibition. The formula uses ammonium persulfate as oxidant and ammonium carbonate as complexing agent to remove copper from the system through continuous oxidation and complexing. In the production process, sodium hydroxide should be added to the system to adjust the pH of the product, so that more ammonia can be produced to coordinate with copper ions to avoid the corrosion of iron matrix. In order to reduce the corrosion of the gun in the external environment and after cleaning, barium petroleum sulfonate is added into the formula as the corrosion inhibitor to improve the service life of the gun. In view of the homogeneity, shelf life and stability of the product, the compound technology is used. Sodium dodecyl sulfonate, 2,6-di-tert-butyl-p-cresol and ATMP are used as emulsifiers and stabilizers to improve the performance of the copper remover produced by the formula, so as to make the product more mature and stable.

After the formula design is completed, the annual output of the copper remover is 1500 tons, including the design of the process flow, the design of the reactor, the design of the agitator and the selection of other vessel accessories. At last, the design specification of this process should be completed, and the process flow chart, workshop layout, reactor assembly drawing and other drawings should be drawn.

Key words: copper remover; bore wiping agent; carbon deposits; hanging copper; surfactants

目录

摘 要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 6

1.1研究背景及目的意义 6

1.2 研究现状 7

1.2.1国内研究现状 7

1.2.2国外研究现状 7

1.3研究内容与预期目标 8

第二章 除铜剂配方设计及生产工艺 10

2.1 除铜剂配方设计 10

2.1.1设计任务 10

2.1.2设计依据 10

2.1.3 配方组成及物化性质 10

2.1.4 物料衡算基准 13

2.1.5 物料衡算 13

2.2除铜剂生产工艺 13

2.2.1 工艺条件与生产流程 13

2.2.2 岗位控制 14

2.2.3 三废处理 15

第三章 反应釜设计 17

3.1设计任务 17

3.2设计依据 17

3.3反应釜设计 17

3.3.1取值及反推 17

3.3.2 反应釜几何尺寸的确定 18

3.3.3 反应釜壁厚的设计 19

3.4 夹套设计 22

3.4.1 夹套几何尺寸的确定 22

3.4.2 夹套厚度的设计 22

3.5 水压试验压力校核 23

3.5.1 筒体水压试验压力校核 23

3.5.2 夹套水压试验压力校核 23

3.6 热量衡算 23

3.7 反应釜有关数据 24

3.8 支座 25

3.8.1支座的选型 25

3.8.2 支座载荷的校核计算 25

第四章 搅拌器设计及容器附件 26

4.1 设计任务 26

4.2 设计依据 26

4.3 搅拌机理及搅拌器定义 26

4.4搅拌器选型 26

4.5 搅拌器轴功率 27

4.6 搅拌器的传动装置 28

4.6.1 常见电机及其连接尺寸 28

4.6.2 釜用减速机类型、标准及其选用 29

4.6.3 凸缘法兰 29

4.6.4 安装底座 29

4.6.5 机架 30

4.6.6 轴封装置 30

4.7 容器附件 30

4.7.1 接管与接管法兰 30

4.7.2 人孔、手孔 30

4.7.3 视镜 30

第五章 设计总结 32

5.1 该配方除铜剂的优缺点 32

5.2 除铜剂工艺设计总结 32

参考文献 34

附录A 重要符号一览表 36

附录B 设备一览表 37

致谢 38

第一章 绪论

1.1研究背景及目的意义

火炮是目前世界各国军队最为重要的武器装备之一，在现代立体化的战斗中，火炮仍然是作为整个战斗的核心力量在工作，是战斗行动最为重要的组成部分。火炮可以摧毁空中、地面以及海面上的目标。因此，作为进攻、防御的基本且重要的手段，火炮在武器装备中具有至关重要的地位，是战斗行动最为主要的内容，也是战场形势中的主导因素。

火炮是以火药为能源，利用火药燃烧时产生的巨大能量与压力将弹丸推出从而进行射击运动的一类武器装备。火药最早是由我国发明和使用。它是一种含能的化学材料，既可以当做燃烧剂使用，也有助燃剂的作用，当火药达到一定的温度时，即燃点时就会迅速燃烧爆炸，产生一定的能量。火炮的身管内膛由三部分组成：药室、坡膛和导向部。其作用分别为放置弹药，控制发射高度以及发射方向。火炮在发射时会生成燃气，引起炮膛内部压力和温度的急剧上升，使得内膛燃气膨胀从而使弹丸被推动飞出膛口击中目标。而坡膛和导向部给予了弹丸飞行的高度与方向，使得击中目标的准确性更高^[1]。