銅拉絲退火上引講義

特變電工〔德陽(yáng)〕電纜股份銅上引拉絲退火工序講義技術(shù)中心年月日182023 71．1．一、銅桿生產(chǎn)方法及性能比較1、銅桿生產(chǎn)方法傳統(tǒng)方法軋制后得到肯定規(guī)格外形的銅桿。這種加工方法稱為軋制。定義：將銅錠通過(guò)加熱爐加熱，再經(jīng)過(guò)軋機(jī)的軋輥反復(fù)軋制延長(zhǎng)成形而最后得到肯定規(guī)格外形的銅桿。這種加工方法稱為軋制。特點(diǎn)：生產(chǎn)效率高，廢品廢料少，內(nèi)部質(zhì)量好。適于簡(jiǎn)潔截面金屬制品的批量生產(chǎn)。軋件工藝流程：銅錠—加熱—粗軋—中精軋—繞桿—堆裝—成品檢驗(yàn)連鑄連軋生產(chǎn)銅桿工藝流程：電解銅—加料—豎爐—上流槽—保溫爐—下流槽—澆煲—鑄機(jī)c.浸涂法c.浸涂法原理：利用冷銅桿吸熱的力量。用一根較細(xì)的冷純,垂直通過(guò)始終能保持肯定液位凹凸)，坩堝內(nèi)銅水與該移動(dòng)的種子桿外表銅熔合在一起，并逐步凝固成較粗的鑄態(tài)銅桿。特點(diǎn)：含氧量低2~18ppm，具有無(wú)氧銅桿的優(yōu)點(diǎn)，即松軟、工藝性能好、無(wú)氫脆、外表清潔、長(zhǎng)度大、晶粒小等特點(diǎn)。d.上引連鑄法2．是“多頭連鑄”生產(chǎn)銅桿方法中較為成功的一種。最早是芬蘭于19701212023t銅桿。這種連鑄系統(tǒng)不僅能生產(chǎn)銅桿，還可生產(chǎn)各種有色金屬及合金桿棒，甚至生產(chǎn)空芯導(dǎo)線以及各種型材。工藝原理：將結(jié)晶器下端伸入并浸沒在熔化銅液面下，上端與真空泵出來(lái)，經(jīng)過(guò)弧形拐彎輪至繞桿機(jī)收繞成圈。工藝流程：電解銅—熔化爐—流槽—保溫爐—連鑄機(jī)—成圈機(jī)。掌握局部：熔化爐銅液由液壓系統(tǒng)掌握，保溫爐內(nèi)銅液液位用標(biāo)尺顯位置。總之，依據(jù)液位的位置，液位跟蹤系統(tǒng)掌握連鑄機(jī)上下運(yùn)動(dòng)，每一冷卻器和石墨?？梢詥为?dú)提起和更換，并不影響其它冷卻器，每一根鑄桿都牽引頻率：200~300次/分3．3．常見質(zhì)量問(wèn)題及處理方法：見表1。2、四種銅桿加工工藝比照分析：見表2。二、影響無(wú)氧銅桿質(zhì)量因素的探討1、原材料的影響使用不符合質(zhì)量要求的原材料確定生產(chǎn)不出高質(zhì)量的產(chǎn)品來(lái)，原材料符合GB/T467-1997陰極銅〔Cu-CATH-1〕的技術(shù)要求。雜質(zhì)：鉍〔Bi〕和鉛〔Pb〕含量偏高，它們會(huì)形成分布在晶界的低熔點(diǎn)的共晶物，導(dǎo)致熱脆；硫含量偏高，形成脆性化合物，導(dǎo)致冷脆。SCu 設(shè)備的影響與熔化爐與保溫爐的組合形式，即分體爐和連體爐以及熔溝的截面形式有關(guān)。3、結(jié)晶器的影響將直接影響到銅桿質(zhì)量。安裝結(jié)晶器時(shí)，石墨結(jié)晶器插入銅液的深度，應(yīng)使保護(hù)套長(zhǎng)度的1/3露出易爆裂。同時(shí)銅液滲入保護(hù)套，燒壞結(jié)晶器。4、工藝參數(shù)的影響爐溫、冷卻水流量和引桿速度是直接影響鑄桿質(zhì)量的三大要素。一般要求，熔化爐溫度為1180±5℃，保溫爐溫度為1153±3卻水流量直接影響鑄桿的結(jié)晶組織和外表裂紋，要依據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中鑄桿規(guī)格和引桿速度來(lái)調(diào)整。一般要求鑄桿規(guī)格愈大，水的流量也應(yīng)愈大。度松，加工性能越不好；引桿速度慢時(shí)，易產(chǎn)生裂紋，產(chǎn)量又低。5、輔材料的影響主要輔材料是木炭和石墨片。其作用主要是用來(lái)除掉銅液中的氧，保護(hù)銅液和保溫作用，避開銅液從空氣中吸氧和氫。桿產(chǎn)生氣孔和裂紋。因此，木炭在下爐之前必需凈化烘烤。4．石墨片中的鐵雜質(zhì)。否則會(huì)造成銅桿拉絲后電阻率不合格。三、操作中的留意事項(xiàng)1、結(jié)晶器就位時(shí)，不能有上下竄動(dòng)現(xiàn)象，并保證保護(hù)套的1/3露出銅液面。2、加料必需均勻。要少加勤加，保持液面的穩(wěn)定。3、熔化爐用烘烤過(guò)的木炭做掩蓋劑，掩蓋要嚴(yán)密，避開銅液吸氧和氫。4、保溫爐用石墨片全部掩蓋嚴(yán)密。5、定期清理爐渣。能使用。7、嚴(yán)格依據(jù)上引作業(yè)指導(dǎo)書的要求進(jìn)展操作。5．5．線材拉絲根本原理一、1、線材拉絲概念減小而長(zhǎng)度增加的壓力加工方法。這種方法稱為拉絲。2、拉絲特點(diǎn)：3、實(shí)現(xiàn)拉絲過(guò)程的條件為實(shí)現(xiàn)拉絲過(guò)程，拉絲應(yīng)力大于變形區(qū)金屬的變形抗力，同時(shí)小于模

式中：σ——變形區(qū)金屬的變形抗力σ——拉絲應(yīng)力k lσ——被拉金屬出口端的屈服強(qiáng)度s

σ由于＜σ

σ＜σ強(qiáng)度極限接近，故實(shí)現(xiàn)拉絲過(guò)程的條件可寫為：s6．blk6．4、拉絲原理拉絲過(guò)程中遵循“體積不變”定律。11111121111112V1So——拉絲前線材斷面積S1Lo——拉絲前線材長(zhǎng)度

〔則doL

111

式中：L——拉絲后線材長(zhǎng)度 μ——延長(zhǎng)系數(shù)L1二、屢次拉絲過(guò)程屢次拉絲按被拉金屬在鼓輪上有無(wú)滑動(dòng)而分為滑動(dòng)式和非滑動(dòng)式兩種。1、非滑動(dòng)式連續(xù)拉絲過(guò)程則γ〔速比〕=Bn/Bn-Vn/ Vn-=Vn=Bn=Bn-Vn-尺寸本身存在上下偏差以及鼓輪的不斷磨損，

n1111

實(shí)際生產(chǎn)中，由于?？滓虼搜娱L(zhǎng)系數(shù)常常變更，要求各級(jí)鼓輪速比伴同延長(zhǎng)系數(shù)而自動(dòng)調(diào)整跟蹤。7．2、非滑動(dòng)式不連續(xù)屢次拉絲7．如我公司一車間的十模鋁拉機(jī)和八模鋁拉機(jī),則為積線式拉絲機(jī)。拉絲過(guò)程：思考：撥線桿分別在什么狀況下隨鼓輪正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)？、滑動(dòng)式連續(xù)屢次拉絲3除第一道外，其余各道均存在反拉力。②1道〔最終一道〕和k－滑動(dòng)的必要性：以第k道鼓輪上也沒有滑動(dòng)，k-1k道鼓輪上通常沒有滑動(dòng)，假設(shè)狀況下，第道?？椎木€材秒體積增加就會(huì)則當(dāng)?？子捎谀p而增大時(shí)通過(guò)d 增加甚至造成斷線。相反，如產(chǎn)生供不應(yīng)求的現(xiàn)象，使反拉力Qk-1道鼓輪上不增加至線在果使第道鼓輪上存在肯定滑動(dòng)，則當(dāng) k-1Qk-1

道鼓輪的供線量馬上，從而使能滑動(dòng)時(shí)，將馬上增大至等于

k-1k-1

開頭降低，又恢復(fù)Qk-1滑動(dòng)。這種滑動(dòng)、不滑動(dòng)、再滑動(dòng)、不滑動(dòng)的過(guò)程實(shí)際上是自動(dòng)和不間防止了斷線現(xiàn)象的發(fā)生。

kkkkk-1k-1k-1k-1BBk k-1BB拉絲力是靠線材與鼓輪間的滑動(dòng)摩擦產(chǎn)生的，而摩擦力則是靠鼓輪的出線8．端8．至下一道?？组g的金屬線的張力即反拉力來(lái)保障的。依據(jù)柔體對(duì)圓柱外表間摩擦定理〔歐拉定理〕Pn、反拉力Qn、πmf2ef之間存在肯定關(guān)系：Pn=Qn繞線圈數(shù)mπmf2。2.718下一道的反拉力越大；繞線圈數(shù)越多，下一道的反拉力越小。當(dāng)繞線圈數(shù)較多時(shí)，滑動(dòng)對(duì)張力的反響遲鈍，同時(shí)線材在鼓輪上軸向移動(dòng)困難，簡(jiǎn)潔壓迭造成斷線。所以，拉線時(shí)要合理確定鼓輪上的繞線圈數(shù)。一般2~3圈為宜。拉線配模三、1、對(duì)配模的要求格。機(jī)的效能?；瑒?dòng)式拉線機(jī)：拉線機(jī)的機(jī)型和具體規(guī)格。等延長(zhǎng)系數(shù)法：，和延長(zhǎng)系數(shù)μ＝常數(shù)，則可先求總延長(zhǎng)系ddo k，μ＝2數(shù)，按下式計(jì)算：μ然后求拉絲道次＝〔〕/kdo/dlg klgμ，μ式中μμ為各道延長(zhǎng)系數(shù)的平均延長(zhǎng)系數(shù)遞減法：＝ lg/lgk mm值。，以及預(yù)定的各道鼓輪間的平均速比非滑動(dòng)式拉線機(jī)：依據(jù)給定的和d do k，，再取，先求總延長(zhǎng)系數(shù)μ＝，然后即可求得拉絲道次μ。k r1.03r mmm9．3、計(jì)算配模尺寸d/dd/dd d 2 nnn-1nn-1nμ＝1.03rμ，然后同滑動(dòng)式拉線機(jī)的配模一樣，d。例：四、拉絲模1、分類、構(gòu)造及使用范圍按材質(zhì)分為硬質(zhì)合金模、聚晶模、自然鉆石模。2、潤(rùn)滑劑要求：a.油基穩(wěn)定、乳化性好；具有良好的潤(rùn)滑性、消泡性、散熱性、易于清洗。能承受拉絲時(shí)模具與線材間的高壓力，而不破壞油膜。防銹性良好，而又不腐蝕線材本身。無(wú)毒、無(wú)特別氣味。適于多模高速拉絲要求。去，且不留下有害灰份。材料來(lái)源簡(jiǎn)潔、價(jià)格廉價(jià)。五、介紹國(guó)外無(wú)模拉絲技術(shù)無(wú)模拉絲的三種類型：a〕V1速度下由加熱裝置中拉制的過(guò)程。b〕表示加熱裝置隨線材需加熱局部移動(dòng)。10．c10．冷卻方法承受：液體法、氣體法二氧化碳。所謂無(wú)模拉絲，是對(duì)線材加熱、拉絲、冷卻的整個(gè)過(guò)程的掌握。一．退火的目的錯(cuò)位而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，即加工硬化現(xiàn)象。拉制后提高了強(qiáng)度和硬度，但延長(zhǎng)率及導(dǎo)電率率、韌術(shù)要求，而軟線芯或半硬線芯均要經(jīng)過(guò)韌煉〔退火、軟化。11．11．間，然后冷卻至肯定溫度的工藝過(guò)程。工藝過(guò)程三大步：加熱、保溫、冷卻。三．退火的分類平，以便連續(xù)拉制。完全退火：為了使拉線的成品恢復(fù)到拉線前的機(jī)械性能和電阻率。硬線和軟線之間的半硬線，叫半硬線退火〔半硬線生產(chǎn)有的是經(jīng)中間退火后再進(jìn)展冷加工來(lái)完成。退火的根本原理四．界產(chǎn)生晶核，晶格畸變產(chǎn)生滑移面碎片，在常溫時(shí)變到原來(lái)外形是產(chǎn)生晶核的地點(diǎn)，在室溫使原變化過(guò)程有如下三個(gè)階段：〔一〕〔低于最低再結(jié)晶溫度〕原子活動(dòng)力量尚低，雖然有微小運(yùn)動(dòng)，但不能引起組織的明顯變化。由于原子已能做短距離的運(yùn)動(dòng)，使晶格畸變程度化不大，這個(gè)階段稱為回復(fù)階段，也稱去內(nèi)應(yīng)力退火〔韌煉?！捕匙冃尉Я２煌?，內(nèi)部缺陷較少的等軸〔各方向直徑大致一樣〕小晶粒。這些小晶粒變形為等軸結(jié)晶，同時(shí)消減其應(yīng)力，這個(gè)過(guò)程稱為金屬的再結(jié)晶。12消退，因而強(qiáng)度、硬度下降，導(dǎo)電率增加，塑性和韌性大大提高，冷加工硬化狀態(tài)12完全得以消退。〔三〕隨著加熱度過(guò)分提高，或者保溫時(shí)間過(guò)分延長(zhǎng)，再結(jié)晶后的晶粒還要相互吞并而長(zhǎng)粒金屬伸長(zhǎng)率性能、晶粒大小晶粒大小硬度內(nèi)應(yīng)力抗拉強(qiáng)度伸長(zhǎng)率圖為退火對(duì)冷塑性變形金屬組織和性能的影響再結(jié)晶溫度及其影響因素五．能夠進(jìn)展再結(jié)晶的最低溫度稱金屬的再結(jié)晶溫度。在實(shí)際條件下，它通常定義為：經(jīng)過(guò)大變形量〔ψ>70%〕的冷加工金屬，在1h保溫時(shí)間內(nèi)能完全是在肯定條件下，自某一溫度開頭，隨著金屬溫度的上升和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)漸漸形成下關(guān)系：t≈〔0.35~0.4〕T tT——確定熔點(diǎn)間等。13．電線電纜生產(chǎn)中對(duì)銅和鋁，由于加熱前的內(nèi)部冷變形是不均勻的，因此，必需使整個(gè)金屬體積內(nèi)進(jìn)展再結(jié)晶，再結(jié)晶溫度應(yīng)當(dāng)比最低再結(jié)晶溫度高，一般承受再最低退火溫度退火溫度〔〕℃。最低退火溫度退火溫度退火時(shí)保溫時(shí)間和長(zhǎng)短，應(yīng)能使整個(gè)金屬體積內(nèi)的再結(jié)晶過(guò)程得以充分完成。它與加熱溫度、金屬材料的體積、設(shè)備條件和加熱方式等因素有關(guān)，沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)，需要通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐加以確定?；蝻L(fēng)冷等方式。銅、鋁的退火環(huán)境六．〔一〕鋁線的退火環(huán)境〔或在室溫條件下〕時(shí)，外表生成結(jié)實(shí)的氧化物薄膜，能保護(hù)基體金屬不被進(jìn)一步氧化。故可以暴露在空氣中退火，即“氧化退火”?！捕炽~線的退火環(huán)境氧在布滿用的〔〔NCO22水蒸氣，我們用的是氣體。O 2七．銅鋁線材的韌煉設(shè)備與工藝如下幾種。地坑式罐式韌煉爐連續(xù)式電熱韌煉爐連間地坑式罐式韌煉爐連續(xù)式電熱韌煉爐式式熱風(fēng)循環(huán)式韌煉爐接觸式連續(xù)退火裝置14〔一〕地坑式韌煉爐的構(gòu)造特點(diǎn)與工藝14〔Ⅰ〕設(shè)備簡(jiǎn)潔，制造便利，經(jīng)濟(jì)有用。能進(jìn)展大規(guī)格線材的韌煉。承受二氧化碳保護(hù)氣體。設(shè)備占地面積大，勞動(dòng)強(qiáng)度高。產(chǎn)量低，生產(chǎn)周期長(zhǎng)?！并颉彻に嚵鞒蹋貉b料抽真空充氣加熱退火出爐冷卻出料裝料：為防止鐵罐粘銅線，在鐵罐內(nèi)放置一個(gè)銅皮的膽，銅線放入膽后，將鐵罐加蓋密封，銅膽如有污垢，必需清理后再使用，防止銅線外表發(fā)黑。760mmHg。22kg/cm充氣：充入保護(hù)氣體二氧化碳，這時(shí)，壓力表指示為加熱退火：充氣后將鐵罐投入電爐內(nèi),進(jìn)展加熱退火，銅線的退火溫度500~700℃，鋁線的退火溫度一般在370~400℃。1小時(shí)，再放入水池中冷卻，冷卻總時(shí)間：盛夏季節(jié)〔即、7、8、9月，不少24小時(shí)，其它季節(jié)不少于20小時(shí)?！捕秤|式連續(xù)韌煉裝置的構(gòu)造特點(diǎn)和工藝?yán)€輪與收線盤之間，構(gòu)成拉線——退火——收線的連續(xù)生產(chǎn)機(jī)組。拉制以后的線通過(guò)幾個(gè)金屬滾輪〔其直徑為線徑的100倍左右導(dǎo)線本身有電阻，導(dǎo)線與滾輪接觸時(shí)電流通過(guò)導(dǎo)線進(jìn)展加熱退火。優(yōu)點(diǎn)：省去成盤線退火這一工序，在拉線的同時(shí)完成了退火，因而提高了生產(chǎn)率。加熱均勻。改善了勞動(dòng)條件。15．節(jié)約了成盤、成圈線退火時(shí)被爐體、鐵罐、托架、線盤等帶走的熱量，從而節(jié)約了燃料或電能?，F(xiàn)用于各種大、中拉機(jī)上。三種根本型式：二段式，即預(yù)熱——退火的型式，最常用。三段式，即預(yù)熱——退火——再熱。三角形式，即一段預(yù)熱，一段退火，一段再熱。退