大拉線機生產(chǎn)退火銅線質(zhì)量問題的探討

姜 濤

（哈爾濱電纜廠，黑龍江 哈爾濱 150086）

1 引言

連續(xù)退火(交流)大拉機是上海電氣自動化研究所和上海電工機械廠聯(lián)合研制的。在我廠試車投產(chǎn)后，在生產(chǎn)中出現(xiàn)了定速輪壓線、盤式收線時生產(chǎn)大規(guī)格銅線退火性能有時不穩(wěn)定和表面氧化變色等3個主要問題。針對上述問題，對設(shè)備性能作了分析，并進(jìn)行了一些改進(jìn)和調(diào)整，取得較好的效果，產(chǎn)品性能得到保證，又提高了生產(chǎn)效率。

2 定速輪壓線

機械同步的好壞直接影響到銅線的拉制、退火過程和退火銅線的力學(xué)性能。從拉絲機箱出來的硬銅線經(jīng)過定速輪時極易壓線，造成銅線表明刮傷甚至拉斷，退火線性能又不合格。定速輪表面應(yīng)有0.5°的錐度，以防壓線。雖然將錐度加大到1.5°，但仍然壓線。為此，定速輪下面安裝一個分線輪（見圖1），解決了壓線問題。

3 直徑為Φ2.68mm以上大規(guī)模銅線退火性能不穩(wěn)定

我廠原采用的盤式收線，收線筒外徑為Φ630mm大盤，滿盤時導(dǎo)線重量比原設(shè)計（最大盤徑Φ560mm）大兩倍。盤式收線電機是采用交流滑差電機（15kW 9.6kgf.m）,其電氣性能具有一定的滯后特性。在重負(fù)荷工作時，電機的跟隨性變差。從空盤到滿盤的過程中，電機轉(zhuǎn)速要隨著盤線的增加而遞減（見圖2），而線速度保持不變。當(dāng)系統(tǒng)要求收線轉(zhuǎn)速降低時，滑差電機在重載下電氣滯后特性明顯，不能及時跟隨張力偏差信號使轉(zhuǎn)速盡快改變，使得儲線張力變化幅值加大，經(jīng)常出現(xiàn)張力輪下落到底部，銅線松套、抖動、打火，退火線出現(xiàn)軟硬不均及打火傷痕，由于大規(guī)格銅線退火生產(chǎn)時，張力機構(gòu)的氣壓要加大，退火銅線有時被拉伸變細(xì)，超過負(fù)公差。

出現(xiàn)上述問題的原因分析如下：當(dāng)張力變化較大時，使系統(tǒng)的運動精度變差。導(dǎo)電輪環(huán)表面各點的線速度不一致，使銅線在導(dǎo)電輪中產(chǎn)生時緊時松的現(xiàn)象，改變了銅線在導(dǎo)電輪環(huán)上的包角和接觸長度，使兩者的接觸電阻時大時小。因而大電流退火時銅線上的電流密度也時大時小，這就容易產(chǎn)生火花，剝蝕銅線及導(dǎo)電輪環(huán)。又因銅線在高溫時的機械強度很低，在時緊時松狀態(tài)下退火，其線徑容易產(chǎn)生粗細(xì)不均勻。大拉機的主電機是繞線式交流電機，啟動時采用六級啟動電阻逐級切除方式，退火電壓在啟動升速過程中，其因素十分復(fù)雜，故在啟車和停車階段出現(xiàn)50～70m退火不足或過度的不合格銅線，由此造成盤式收線時大規(guī)格銅線的廢品率達(dá)1.5%～2%。

盤式收線方式生產(chǎn)大規(guī)格銅線雖經(jīng)多方面調(diào)試，終因交流滑差電機在重負(fù)載下電氣滯后性能變差的影響，退火性能始終不能穩(wěn)定。針對上述原因，采用圈式收線，并對電氣參數(shù)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，成功的解決了這個問題。由于圈式收線生產(chǎn)過程中不存在盤式收線時的張力變化大的問題，系統(tǒng)張力除啟車、停車外，生產(chǎn)過程中始終保持恒張力控制，儲線張力變化幅值極小，退火電壓同步跟蹤平穩(wěn)，導(dǎo)致退后銅線表面光滑，軟硬均勻，性能全部符合GB3953圓軟銅單線標(biāo)準(zhǔn)。

由于圈式收線可連續(xù)生產(chǎn)，減少了盤式收線生產(chǎn)中的因換盤而停車的時間，提高了班產(chǎn)量15%～20%，并使廢品率降低到0.5%以下，不足之處是需要重新復(fù)繞。圈式收線生產(chǎn)銅線時退火輪環(huán)無打火和剝蝕現(xiàn)象，使導(dǎo)電輪環(huán)使用時間延長兩倍以上。

4 退火銅線的氧化變色

引起銅線退火后氧化的因素很多，例如：退火電壓及電流調(diào)節(jié)不當(dāng)、密封室緊固不嚴(yán)、蒸汽保護(hù)不足及冷卻水流量不夠等。在生產(chǎn)Φ2.80mm以上大規(guī)格銅單線時表面氧化呈紫紅色，原有蒸汽量顯得不夠。將退火電壓降低一些，加大冷卻水流量，氧化色輕些。但這又使退火銅線的硬度加大，得不償失。我們在冷卻水中加入1%～2%的乳濁液可避免退火銅線氧化（有很薄一層保護(hù)膜），其表面光潔明亮、無氧化，又提高了導(dǎo)電率。為使退火銅線能保存較長時間不氧化，還采用了下列措施：（1）適當(dāng)調(diào)節(jié)壓縮空氣的流量，并隨著線徑的變大而加大，盡可能吹干退火后冷卻銅線表面的水份。（2）干燥段銅線溫度不能太低，適當(dāng)調(diào)節(jié)冷卻水流量，使銅線溫度保持在60℃～80℃,以便使銅線上的水份能進(jìn)一步蒸發(fā)干燥。

結(jié)語

連續(xù)退火（交流）大拉機的電氣性能不如直流大拉機精度高，但經(jīng)合理調(diào)整，其產(chǎn)品性能還是能夠穩(wěn)定的。生產(chǎn)Φ2.68mm以下規(guī)格的銅線可用盤式收線，生產(chǎn)Φ2.68mm及以上大規(guī)格的銅線用圈式收線，其性能達(dá)到國標(biāo)的要求，表1列出了幾種不同規(guī)格的退火銅單線的性能數(shù)據(jù)，僅供參考。

表1 退火銅線的性能

[1]徐灝.機械設(shè)計手冊(第一卷)[M].北京:機械工業(yè)出版社,1991.

[2]王春江.電線電纜手冊(第二版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2001.

[3]卓金玉.電力電纜設(shè)計原理[M].機械工業(yè)出版社,1999.

[4]GB/T3953-2009,電工圓銅線[S].