连续退火拉线过程中铜单线氧化现象分析及对策.doc

高高 C-15C-15连续退火拉线过程中铜单线氧化现象分析及对策连续退火拉线过程中铜单线氧化现象分析及对策摘摘 要要 通过对拉制铜软单线氧化原因的分析，提出拉线设备的辅助设施－退火冷却装置的冷却系统的重要性及可采取的措施，防止高速拉线生产过程中线芯因冷却不足引起高温氧化，避免能源和返修费用的浪费，以提高劳动生产率和产品的一次性合格率关键词 高温 铜单线 氧化 冷却装置 措施引言引言 现代社会的高速发展，电线电缆在人们的经济生活和社会生活的广泛应用和重要性显得更加突出随着市场需求量的不断增加，21 世纪以来我国电线电缆生产技术和电线电缆的生产装备可谓日新月异，单从拉线工序上看 ：大、中型电线电缆生产企业纷纷淘汰了过去小作坊式的拉线、退火分离的生产方式，选用高效率的拉制线材的设备，并实现拉制、退火一步到位但是在连续退火拉线过程中，铜导体一旦被氧化则在酸性环境中非常容易形成黑色的 CuO 将严重影响到电线电缆的导电性能和使用年限，所以拉线生产工艺中对线芯的外观有严格的规定，禁止氧化的线芯流入下一道工序为了给下一道工序提供合格的产品，拉线过程中线材的氧化问题可以说是拉线工序亟待解决问题。

1 1、了解连续退火拉线线材氧化现象、了解连续退火拉线线材氧化现象1 1．．1 1 铜线材韧炼的目的铜线材韧炼的目的要想了解铜线材在生产过程氧化的原因首先就必须知道为什么要对拉制后的线材实施韧炼：铜、铝线材在拉制过程中，受到冷加工变形，使线材变硬、变脆，强度与硬度增加，给线材继续加工和作为导电线芯造成困难为了恢复塑性，消除硬化，保持良好的电气性能和机械性能，因此需要将线材在一定温度下，把金属加以1热处理，这个过程就叫韧炼（亦称“退火” ） 1 1．．2 2 拉线生产中线芯氧化的原因拉线生产中线芯氧化的原因在拉制铜软单线过程中造成线芯氧化的原因有多种，有退火过程保护气体不足造成的，有因为冷却不足造成，还有因为退火电流太高造成的氧化等等，笔者曾经对我公司分厂 2011 年 1 月至 2012 年 8 月 20 个月的氧化线芯做了记录并用排列图进行分析（如图 1） 由图中可以看出：在诸多的线材氧化原因中，因为拉制线材退火后的冷却不足造成的氧化现象，占有非常大的比例达到了 80%，线材氧化使得生产者不得频数（盘）20015010050冷却不足蒸汽不足电流太大其它原因100%75%50%25%80%87．5 %93.75%累计百分比图图 1 1 铜线材氧化原因分析图铜线材氧化原因分析图不投入大笔费用进行返修，在能源和工本上带来了巨大的浪费。

要想解决铜软单线的氧化问题就必须在源头上抓起，从连续退火大拉机退火装置的冷却系统上着手1 1．．3 3 冷却液的升温分析冷却液的升温分析连续退火大拉机的退火装置一般有两段式和三段式组成，在这里以两段式退火为例，为方便操作工作业现在一般都选用卧式退火装置（如图 2） ， 图中 A－B为预热段，B－C 为退火段，该段A－B 段为预热段，B－C 为退火段，C－D 为冷却 段图图 2 2 卧式退火绕线图卧式退火绕线图2通有保护蒸汽能保证线材在韧炼时线材不变色C－D 为冷却段，冷却段的作用是：对韧炼后的高温线材实施冷却，通常是在普通自来水中加入适量含抗氧剂的拉线乳化液作为冷却液，用来保证退火后的线材表面能够覆盖一层防氧化的保护膜以达到与空气隔离的目的现代大中型电线电缆生产企业为了缩短生产周期，保证交货期近年来都选用速度快、效率高的电线电缆生产装备而作为电线电缆生产的第一道工序拉线工序也不例外：拉线速度愈来愈快，生产效率愈来愈高，双盘连续收线甚至多头生产线并实现了生产的不间歇性我公司目前选用的采用电脑触摸屏控制的拉线设备 LHD－450/11 和LHD－450/13 就属于这种双盘收线连续退火拉线设备，该设备的退火装置是采用接触式电阻连续韧炼。

其特点是：换模速度快拉线效率高并能够不停机收线换盘由于拉线速度快，经过退火后的高温线材通过冷却槽时把热量留在了冷却液中，造成了循环冷却液的不断升温，当冷却液的温度达到 55℃以上时，冷却条件开始恶化，线材表面温度逐渐变高，并远远高于冷却水的温度并烧坏保护膜，高温线材装盘接触空气后由人们常见的金黄色氧化逐渐变成暗红色甚至紫黑色笔者曾经在今年 7月份拉制 TR2.58 单线过程对冷却液的温度进行测量，冷却液初始温度为 20℃，以正常拉线生产速度 12.2m/s 进行生产（如表 1） 由表中可见拉线时长与冷却液升温是成正比关系的，当连续拉制 4 小时后，冷却液对线芯的冷却效果逐渐变差，生产 6 小时后拉制线芯开始变烫，表面温度达 90℃以上，下盘后的线芯逐渐氧化呈棕色，通常我们采取降低设备运行速度或停机冷却的方法来保证生产线芯的外观质量，当运行速度降至 10.5m/s 后线芯颜色开始正常由此可见冷却液的温度大大的限制着我们的生产效率2 2、连续退火拉线机冷却装置、连续退火拉线机冷却装置电线电缆大长度连续叠加的特殊生产方式决定我们每道工序都必须要有合格的产品供给下一道工序，而拉线工序作为电线电缆生产流程的第一道工序更应该保证线芯的品质。

序号序号拉制时间拉制时间 （小时）（小时）冷却液温度冷却液温度 （（℃℃））10 02020 22 24040 34 45252 46 65858 表表 1 1 拉制时间与冷却液升温表拉制时间与冷却液升温表3那么有没有一种装置能够控制拉线设备冷却液的升温呢？连续退火大拉机设备生产厂家通常是在退火装置部分安装了一个管式冷却器（如图 3）或生产厂家自配的版式散热器其原理是利用两种流体分别在管程和壳程内流动， 利用自来水与冷却液的错流流动，来带走循环流动的冷却液的热量 达到对线材的 冷却的效果我公司目前大多使用的也是这两种冷却器来达到为拉线机主机润滑油和退火冷却液的降温 笔者曾经于 2011 年 12 月到我公司的包头分公司参加新购大拉机的试机工作，时值北方气候寒冷室外温度达-19℃，由于未开始批量生产，车间没有启用暖气，所以安装拉线设备时也就没有考虑到冷却装置的配套设施在试拉TR1.38－TR2.25 单线时效果较好，在进行 TR3.30 的单线拉制时就发现：尽管当时的生产车间的温度那么低（约-15℃） ，当拉制速度提到额定速度的 65%时，TR3.30单线表面发烫开始变色，拉制规格越大冷却效果越差。

由此可见在连续退火拉线过程冷却器的作用不容忽视拉线退火是不是安装冷却器就太平无事了呢？事实并非如此，由于拉线退火的过程是一个不断产生热量的过程在高温季节如果不能保正冷却器里作为冷却流质自来水的的温度，那么就不能带走冷却液的热量也就达不到对冷却液的冷却效果，冷却器就只能是一个摆设3 3、防止线材氧化采取的措施、防止线材氧化采取的措施怎样才能有效防止连续退火拉线生产过程的线芯氧化呢？笔者在多年的生产经验中总结了以下几种方法进液口出液进液口出液口出水口进水口图图 3 3 管式冷却器示意图管式冷却器示意图 及剖面图及剖面图 进液口出液口进液口4（1） 、安装冷却器，并且要保证冷却器内作为冷却流质的温度特别是夏季必须安装冷却塔对循环使用作为冷却器流质的自来水进行降温处理，条件允许可使用氨冷水作为冷却器流质，效果更佳2） 、保持退火蒸汽和冷却箱体的密封性能，这样在蒸汽发生器发生故障时，可利用退火产生的热气作为保护蒸汽3） 、当冷却器管道因水垢多，冷却液流量变小但是生产交货期紧迫无法停工对管道进行疏通时，可以通过对退火水箱的泄流孔堵塞的方法以保证冷却水箱内的水位，达到对退火线材的冷却目的。

4） 、准确记录所生产各规格单线的退火参数，以杜绝因电流过大产生的氧化现象5）.在购置高速连续退火拉线机，要求设备生产厂家在水箱添加一组双导轮来延长线材在水箱的冷却行程，以达到更好的冷却效果6）生产大规格单线（2.96mm 以上）时可考虑关闭吹干气，利用其本身余热使水分蒸发，还能使水箱内水位上升，延长线材冷却行程当然，这些都是设备的因素，最关键的是操作者要有高度的责任心和敏锐的观察力，才能彻底杜绝生产过程中铜单线氧化现象的发生4 4、结束语、结束语对拉线退火设备冷却装置问题的解决，能大大提高了拉线工序的生产效率就以我公司一台 LHD—450/11 连续退火拉线设备生产 TR2.58 单线为例：以正常生产速度 12.2m/s 和非正常速度 10.5m/s 来比较，每天 24 小时的产量相差值约在6690kg，那么一个月一台设备的产能会相差 200 吨左右，数字非常可观氧化问题的解决不但节约了能耗和返修费用，而且还大大提高设备的生产率和线材的一次性合格率，真正实现连续退火拉线机生产的连续性参考文献参考文献1、 《拉线工艺学》 机械工业职业技能鉴定指导中心 谢起林 20012、 《电线电缆》 上海电缆研究所 2011 第 2 期《如何降低电线电缆生产过程中铜导体氧化变色》 顾坤林。