铜线连续退火装置的设计与实践.doc

电线电缆行业，导体加工工序是必不可少的。在电线电缆制造过程中占有相当大的比重，由于电线电缆产品其性能要求各不相同，自然对导体材料及加工要求也各有差异，其中拉制工序尤为突出。特别对铜导体来说，在连续拉线、退火后(除原材料本身外)的质量将直接影响到电缆产品的性能。
一、前言
本文将着重阐述铜导体的连续拉制、连续退火装备方面的几个关键环节。由于电线电缆产品中的铜导体如:通讯电缆、塑力缆、高压电缆、电磁线等等，几乎都要求导体为经过退火的软线芯，最基本的要求其表面光亮，不氧化，不允许烧伤，延伸率均匀。有些产品要求导体具有特殊的柔软度等等，无论采用什么样的方式进行退火，如辉光退火、感应式退火或者目前普遍采用的电阻接触式退火，其最终目的都要求俐线必须达到电缆产品所需的导体性能。
铜线材的加工装备主要有巨拉、大拉、中拉、小拉、细拉、微拉以及型材加工机械等。其中大、中、小拉线机基本上都需配置连续退火装置。目前国内各电线电缆厂所使用的拉线机除从欧洲尼霍夫公司、亨利希公司、桑普公司、日本公司进口一些以外，
其余均由国内十多家电工机械厂(包括台资在国内设厂制造的一些拉线机在内)提供，从大量的资料及反馈的信息得知，带连续退火的拉线机所生产的铜线材，或多或少存在着一些问题，钢线表面氧化、电火花烧伤甚至烧断，延伸率〔及软硬程度〕不一致.有时会出现竹节状等等缺陷，严重影响到电缆的质量。
二、设计与分析
现将各电线电缆厂使用最多其产品在后续工序用途最广的中等规格的拉线机即LH280/17型及M30型拉线机为例进行分析.这类拉线机其加热原理视图示。

图1为连续退火装置加热原理示意图;图2为它的等效电路图。
由于中等规格的铜线芯其用途较广，通信电缆、电线、绕组线等多需这些规格，所以在考虑退火结构型式时采用三段加热方式即预热、退火、干燥三段，这种结构型式紧凑。只需一个电源(国外也有二段)。无论从机械角度或电气三个加热段角度来看都
构成一个三角形，对于它的原理及规律这里就不再赞述。
由图1所示，设加于上接触导轮A和下接触导轮B的直流电压、电流为U退和U总.则三角形区域上的电压、电流之间应具有如下关系:

加热段长度之间的关系:
加热电压、加热电流与铜线的线径、线速、加热段的长度及加热段二端的温度在略去热损失的条件下(理想状态)有如下关系:

现将公式((4)代人公式((1)就可以相应得出预热段、干燥段的长度，因为连续退火装置在设计时退火段的长度是给定的，一般取1200-1800，其各加热段的温度也是基本确定的，如拉线机的出线温度一般在50℃左右，退火段温度需550℃，则预热段温度约在180℃-200℃(在空气中不氧化温度)，千燥温度约在50℃左右，但通过改变预热段的长度可调节干燥段的出线温度，在一定范围内预热段放长，干燥段温度降低，反之则反。
当上述工艺条件确定后，将数据代人公式((4)(5)即可得出退火电流及退火电压。

由上述公式((7)可知，退火电压仅与线速度有关而与线径无关，并且公式((7)是连续退火装置电气设计的基本依据。
三、实践
我们再从传动原理来分析其中的重要环节，如图3及图4。

图3为国内拉线机系列中中规格铜拉线机的连续退火装里原理图。
图4为德国Niehoff公司的中规格铜拉线机的连续退火装里原理图。
图中的数据均为理论设计时的计算值，实际上由于零件的加工精度，装配误差以及形位公差等因家，不可能达到这样的状态。另外还有强力传动平皮带的结构，张紧的程度、平皮带轮的结构，都会影响到理论要求的传动精度，但又必须达到这样的精度，所以必须将这些综合累计误差必须通过修正传动平皮带轮来达到。换句话说一切的一切待装配后在厂试运行期间测童其综合误差，再换算到传动皮带轮，进行修正，待其达到真正的理论要求。所以每台连续退火装置的传动皮带轮的尺寸都有差异，而且其误差值的数量级都非常小，必须梢心的调试修正，其公差值的绝对数越小越好，做到无公差为最佳，其形位公差也必须准确。由此可知，为什么进口拉线机的连续退火装置如果因导电轮损坏更换以后，就会产生电火花，铜线烧伤，甚至断线等等，其原因就是破坏了它原有的同步规律。国产设备也是如此，原因就在于此。
四、小结
由此结论，提高电线电缆产品的质量，工艺装备是其主要关键之一。工艺装备的加工精度、装配质量、调试精度是重要手段。每台机组建立生命卡是延长机组使用期限的有力保证。