大拉線機生產退火銅線質量問題的探討

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合研制的。在我廠試車投產后，在生產中出現了定速輪壓線、盤式收線時生產大規格銅線退火性能有時不穩定和表面氧化變色等3個主要問題。針對上述問題，對設備性能作了分析，并進行了一些改進和調整，取得較好的效果，產品性能得到保證，又提高了生產效率。

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性能。從拉絲機箱出來的硬銅線經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以上大規模銅線退火性能不穩定

我廠原采用的盤式收線，收線筒外徑為Φ630mm大盤，滿盤時導線重量比原設計（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，電機轉速要隨著盤線的增加而遞減（見圖2），而線速度保持不變。當系統要求收線轉速降低時，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速盡快改變，使得儲線張力變化幅值加大，經常出現張力輪下落到底部，銅線松套、抖動、打火，退火線出現軟硬不均及打火傷痕，由于大規格銅線退火生產時，張力機構的氣壓要加大，退火銅線有時被拉伸變細，超過負公差。

出現上述問題的原因分析如下：當張力變化較大時，使系統的運動精度變差。導電輪環表面各點的線速度不一致，使銅線在導電輪中產生時緊時松的現象，改變了銅線在導電輪環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，這就容易產生火花，剝蝕銅線及導電輪環。又因銅線在高溫時的機械強度很低，在時緊時松狀態下退火，其線徑容易產生粗細不均勻。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，其因素十分復雜，故在啟車和停車階段出現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格銅線的廢品率達1.5%～2%。

盤式收線方式生產大規格銅線雖經多方面調試，終因交流滑差電機在重負載下電氣滯后性能變差的影響，退火性能始終不能穩定。針對上述原因，采用圈式收線，并對電氣參數適當的調整，成功的解決了這個問題。由于圈式收線生產過程中不存在盤式收線時的張力變化大的問題，系統張力除啟車、停車外，生產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，導致退后銅線表面光滑，軟硬均勻，性能全部符合GB3953圓軟銅單線標準。

由于圈式收線可連續生產，減少了盤式收線生產中的因換盤而停車的時間，提高了班產量15%～20%，并使廢品率降低到0.5%以下，不足之處是需要重新復繞。圈式收線生產銅線時退火輪環無打火和剝蝕現象，使導電輪環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：退火電壓及電流調節不當、密封室緊固不嚴、蒸汽保護不足及冷卻水流量不夠等。在生產Φ2.80mm以上大規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（有很薄一層保護膜），其表面光潔明亮、無氧化，又提高了導電率。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）適當調節壓縮空氣的流量，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，適當調節冷卻水流量，使銅線溫度保持在60℃～80℃,以便使銅線上的水份能進一步蒸發干燥。

結語

連續退火（交流）大拉機的電氣性能不如直流大拉機精度高，但經合理調整，其產品性能還是能夠穩定的。生產Φ2.68mm以下規格的銅線可用盤式收線，生產Φ2.68mm及以上大規格的銅線用圈式收線，其性能達到國標的要求，表1列出了幾種不同規格的退火銅單線的性能數據，僅供參考。

表1 退火銅線的性能

[1]徐灝.機械設計手冊(第一卷)[M].北京:機械工業出版社,1991.

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

[3]卓金玉.電力電纜設計原理[M].機械工業出版社,1999.

[4]GB/T3953-2009,電工圓銅線[S].