大电流电阻式铜线材连续退火装置的设计与研究.pdf

万方数据

△卜铜线材温升／℃；大电流电阻式铜线材连续退火装置的设计与研究△卜一加热时间／s；李安1，魏宗平2，王勇1，邵峰跃1基本原理2理论计算结晶、晶粒长大。因而根据加热温度不同可将退火工Q1=1式中R——铜线材电阻／12；，、U——通电电流／A、电压／V；L——加热段铜导体长度／m；"——线材运动速度／m·s～。Q。=Ic——铜线材比热容(420y——铜线材密度(8．9近年来我国经济的快速增长为电线电缆行业提供了巨大的市场空间，目前国内线缆产值在1800亿元／年左右。根据我国“十一五”发展规划，未来5年中，电力、通讯、铁路、轨道交通、船舶、汽车、石油化工、建筑、公路、家电等行业将依然保持较大的投资规模，与这些行业紧密相关的电线电缆行业必将迎来新的发展高潮。为了适应我国电线电缆行业的需要，我们以高效、适用、环保为理念。成功地研制开发出了新一代铜线材连拉连退机组。机组中采用的大电流电阻式连续退火装置，与传统的成批罐式退火工艺相比，可节省电能30％一50％，线材退火质量得到明显提高，而且可缩短生产周期，减少运输量、中间堆放场地、周转线盘，改善劳动条件。这种连续退火装置在设计理念、生产工艺、控制系统等方面都比传统退火装置前进了一大步，代表着铜线材退火装置的发展方向。l铜线材经过拉制后内部晶粒碎化、晶格畸变，存在较大的残余内应力，其组织处于一种不稳定的硬化状态。为了消除残余应力，改善组织结构，提高线材的综合性能，一般必须根据材料性能要求进行退火。众所周知，在冷变形金属的加热过程中，随着温度的升高其组织将发生三个阶段的变化，即恢复、再艺分为去应力退火(恢复)和再结晶退火两种。经过再结晶退火后一般都可以得到细而均匀的等轴晶粒，但如果加热温度过高或加热时间过长，再结晶后的晶粒又会继续长大，成为粗晶组织。对于铜导线而言，退火温度要高于最低再结晶温度(开始再结晶温度)，但必须低于使晶粒过分长大阶段的温度。在实际设计计算中，选取铜线材的最低再结晶温度为100—270℃，再结晶退火温度为500—570℃。连续退火就是在拉丝机的拉制装置与收线装置之间插入退火装置，使铜线边通过边退火。目前连续高速退火都是采用接触式电阻退火，它是将拉伸后的硬铜线经过通电的接触轮，使电流直接通过线材，利用线材本身所具有的电阻加热线材，达到退火温度后再快速水冷，从而达到退火的目的。铜线通电后因自身电阻而产生的热量／J：铜线材温升与热量的关系(忽略热损失)：式中J／(kg·K))；g／cm3)。(2)第37卷第1期有色金属加工(1西北机器厂电工设备厂，陕西宝鸡722405)(2宝鸡文理学院机电工程系，陕西宝鸡721000)摘要：介绍大电流电阻式铜线材连续退火的原理及理论计算，重点论述了交流退火装置和直流退火装置的特点及在设计中应注意的一些问题。关键词：铜线材；大电流；电阻；连续退火装置；接触轮；集电环文献标识码：A文章编号：1671—6795(2008)Ol一0056一03收稿日期：2007—10-15△T=瓦一T，；S=7rd2／42008年2月NONFERROUSPROCESSING中图分类号：TG356．4+7600—10．24IZRdt，=U／R；／Xt=t2一t1=L／vc·L·s·y·drMETALSVOI．37NO．1February2008，乇，12Jt1rl
万方数据

⋯8咄√与n嵩训咿-手aA145d2瓜；U-,一4肛U一0．255^卜LAT(1+导r。+孚咒)设计思路d、S——铜线材直径／ram、截面积／ram2。式中P∞——20℃时铜线的电阻率(17．54d——铜线的电阻温度系数(0．004)。退火段：I一210dz√∞／L；U一7．4√t)L时，保护回路会立即反馈并停止退火电流和退火电压导电性和灭弧性等综合性能指标，经过多次实验最终铜线材电阻：R=P20(1+aAT)L／S(3)nQ·m)；根据以上各式及参数运算并化简后有：一11．4d2·~／(v／L)A(4)(5)拉制后的线材出线温度达100℃左右，到达退火装置接触轮时的温度约为60℃左右，退火温度为550℃左右。根据工艺要求，退火装置一般设计为2—3个温度段。从60—220℃为预热段，在此温度段内铜线的氧化较慢，不需要气体保护；220—550oC为退火段，此时铜线氧化较快，必须加保护气体。据此，可得出其电流、电压的近似表达式：预热段：，a对于实际的退火装置，其预热段和退火段的长度均为定值。在实际生产中，可以根据出线速度调节退火电压，根据出线直径调节退火电流。3大电流电阻式铜线材连续退火装置分为交流退火和直流退火两种型式，基本上都是由导向轮、接触轮、蒸汽槽、循环水槽、风干系统、冷却系统等所组成。其工作原理是相同的，都是通过接触轮向铜线施加较大的电流，只是交流退火多一个预热段，有利于较大直径