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[退火工序] 几种常见退火工艺及比较
P:2010-12-03 10:28:05
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我们知道,铜杆和铝杆在拉丝机上拉拔的过程中,会发生硬化、变脆,为了恢复单丝的塑性,保持良好的电气性能,因此需要将线材在一定的温度下进行热处理(退火处理)。
目前常见的退火方法有:退火炉退火,热管式退火,接触式电刷传输大电流退火和感应式退火等几种方法,下面逐一分析、比较各种退火方法的优缺点。
退火炉退火设备主要由退火罐、加热丝、等组成(参见图1)。它通过把单丝放置在一个加热的容器内,达到退火的目的。
该设备的主要优点:设备简单、易维护。
缺点:耗电量大,退火后单丝性能不稳定,不能在线连续退火,而且退火周期较长。
热管式退火设备主要由不锈钢管、加热丝、冷却液、收放线装置等组成(参见图2)。它通过电热丝加热一根空心管,单丝通过加热的空心管,达到退火的目的。
该设备的主要优点:设备较简单,能够实现在线连续退火,而且退火周期相对较短。
缺点:耗电量大,无法实现退火速度自动跟踪(退火温度不能跟随线速作及时调整)。
3、接触式电刷传输大电流退火
接触式电刷传输大电流退火设备主要由可调变压器、电刷、电极轮、冷却液、收放线装置等组成。它是利用单丝通电流时会发热这一原理来实现退火的。
该设备的主要优点:比较节能,能够实现在线连续退火,而且退火周期较短,能够实现退火速度自动跟踪(能自动根据单丝速度调整退火电压或电流,使单丝退火程度保持一致)。
缺点:由于靠电刷传输电流,电极轮转动使的阻力较大(费能),单丝和电极轮间有时会产生火花,影响单丝的表面质量。(参见图3)
电极轮1和电极轮3的电位相等(假设都是正极),电极轮2是负极,则电极轮1和电极轮2及电极轮2和电极轮3之间的单丝都有电流通过,并产生热量。从图中可以看出,电极轮1和电极轮2间的单丝发热比电极轮2和电极轮3的要少,单丝的相对温度较低(因为电极轮1和电极轮2间的单丝较长,通过的电流相对较小),该段称为预热段,电极轮2和电极轮3之间称为退火段。因铜丝在较高的温度下易氧化,为了避免氧化的产生,通常采用水蒸汽保护(2#铜中拉采用冷却液保护)。经过退火的单丝通过冷却液的冷却后,就可以上收线盘了。
接触式电刷传输大电流退火设备,控制退火程度的方式一般有二种:控制退火电流及控制退火电压。退火电流与退火线径的平方成正比,并与退火的速度有关(速度越快,退火电流需要越大);退火电压仅取决于退火的速度和单丝的电阻率,与线径无关。基于上述原因,所以以控制退火电压来控制单丝退火程度(单丝的断裂伸长率)的方式比较常用(公司的四台铜拉机,都常用该方式给铜丝退火)。
在铜拉设备上,我们可以看到退火电气柜和退火箱之间,有二根粗大的铜(铝)排相连接,它们传输的是较低的电压(约70伏以下,可根据铜丝的生产线速自动调整),较大的电流(数千安培),打开退火箱后方的铁门,映入眼帘的就是那密密麻麻的导电炭刷(一个电极轮上有几十块烟盒般大小的炭刷),它们负责把铜(铝)排上的电流传输到电极轮上,这样电极轮转动受到的阻力较大。
4、感应式退火
感应式退火设备主要由感应电源、感应线圈、等组成,它是利用电磁感应原理达到给单丝退火的目的.
该设备的主要优点有:不需要电刷等传输电流到单丝上,工作时所受的阻力较小,退火效率较高(耗电不足退火炉退火或热管式退火的一半),能够实现退火速度自动跟踪,对环境几乎没有污染。
缺点:设备价格较高。
交联机组上的导体预热器,往往是采用了先进的感应加热原理,导体通过感应线圈后,能使导体温度升为所需的温度(一般设定为90℃,交联设备上不需对导体退火,只是提高导体的温度,这样能使电缆的交联度均匀,大幅提升电缆的质量,而且也提高了生产效率)。