接触式铝线连续退火方法及设备.pdf

本发明公开了一种接触式铝线连续退火方法，包括如下步骤：拉线-连续退火-双盘收线。一种接触式铝线连续退火设备，包括铝线大拉机、接触式铝线连续退火机和双盘自动换盘收线机；所述接触式铝线连续退火机的进线端连接铝线大拉机的出线端，所述接触式铝线连续退火机的出线端连接收线机的进线端。上述接触式铝线连续退火机包括电源模块、机壳、至少一导线轮、至少一牵引轮、至少一预热铜接触轮和至少一退火铜接触轮。采用该设备及方法生产的铝线具有退火后铝线不粘线、线盘表层和里层铝线软硬度一致、电阻率一致、高质量、长度大等优点，可实现流水线作业、节能减耗，可广泛应用于电线、电缆及用碳纤维作加强芯的大跨距架空铝线的制作。

1、  一种接触式铝线连续退火方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
A、拉线：采用铝线大拉机将铝杆放线机上Φ12-Φ8.0mm的铝杆拉制成Φ1.35-Φ6mm的未退火的铝线后直接进入接触式铝线连续退火机退火；
B、连续退火：将未退火的铝线在接触式铝线连续退火机中经导线轮和张紧轮的作用紧贴着通有低电压、大电流的预热铜接触轮和退火铜接触轮并以5-20米/秒的线速度运行，利用铝线自身所具有的电阻发热，瞬间使铝线达到150-250℃的预热温度和300-450℃铝线再结晶的退火温度，分别进行预热和退火软化；
C、盘线：同时将退火软化好的铝线用Φ500-Φ800mm收线机成盘收卷起来。

2、  根据权利要求1所述的接触式铝线连续退火方法，其特征在于：所述铝线包括铝线和铝合金线。

3、  根据权利要求1所述的接触式铝线连续退火方法，其特征在于：所述接触式连续退火机的主电机采用直流或交流调速，所述收线机采用直流或交流调速。

4、  根据权利要求1所述的接触式铝线连续退火方法，其特征在于：所述接触式铝线连续退火机采用PLC程序控制退火电流、电压、线速度同步、退火铝线的延伸率。

5、  一种接触式铝线连续退火设备，其特征在于：所述连续退火设备包括铝线大拉机、接触式铝线连续退火机和双盘自动换盘收线机；所述接触式铝线连续退火机的进线端连接铝线大拉机的出线端，所述接触式铝线连续退火机的出线端连接收线机的进线端。

6、  根据权利要求5所述的接触式铝线连续退火设备，其特征在于：所述连续退火设备还包括设置在铝线大拉机前端的铝杆放线机和设置在接触式铝线连续退火机与收线机之间的储线器。

7、  一种接触式铝线连续退火机，其特征在于，所述接触式铝线连续退火机包括
电源模块，包括三相交流或二相直流电源和变压装置，用于给接触式连续退火机提供电源；
机壳(5)，用于封装接触式铝线连续退火机内的零部件；
至少一导线轮(2)，设置在机壳(5)内，用于将来自铝线大拉机的铝线在接触式连续退火机中紧贴着预热铜接触轮(1)和退火铜接触轮(3)运行；
至少一牵引轮(4)，用于给接触式连续退火机提供运行动力；
至少一预热铜接触轮(1)，所述预热铜接触轮(1)上经由碳刷通有低电压、大电流的电源，用于给需要退火的铝线达到150-250摄氏度的预热温度进行预热；
至少一退火铜接触轮(3)，所述退火铜接触轮(3)上经由碳刷通有低电压、大电流的电源，用于使经过预热的铝线达到300-450摄氏度的退火温度进行退火操作。

8、  根据权利要求7所述的接触式铝线连续退火机，其特征在于，所述预热铜接触轮(1)和退火铜接触轮(3)由铝线大拉机定径模电机经皮带同步带动或单独采用调速电机带动。

9、  根据权利要求7所述的接触式铝线连续退火机，其特征在于，所述导线轮(2)、牵引轮(4)、预热铜接触轮(1)和退火铜接触轮(3)的中轴线间相互平行。

接触式铝线连续退火方法及设备
技术领域
本发明属于电线电缆制造技术领域，具体涉及一种接触式铝线连续退火方法及设备。
背景技术
在电线电缆的导体材料铝线的生产过程中，有些规格的产品，必须将拉制成铝Φ1.35-6mm的铝单线经过再结晶退火处理，使铝线金相组织的晶格重新整齐排列，以消除内应力，提高韧性和提高导电率。但过去传统的铝线退火是将由铝拉机生产的Φ1.35-5mm的铝单线成盘或成捆的转入单独的电阻退火炉工序退火后，再转入下道工序应用。其电阻退火炉一般1炉最多能退火1吨铝线；而其电炉退火1炉需3个半小时以上的退火时间，加上退火后要转到下道工序能正常使用，还需经过自然冷却时间。因而，从拉丝开始到产出退火铝线到下个工序使用之间必须经6-8个小时左右的时间。此种方式退火既费工，又浪费电力，而产生的成盘或成捆退火线的退火质量其表层和底层的线质量不一致，产品质量得不到保证。
在生产架空铝导线时，由于架空导线在施工中既要考虑到导线的自重所产生的悬垂度，又要考虑导体的强度和架设跨距。所以，目前所采用的钢芯铝绞线架空导线，为保证其铝线抗拉强度而未能退火，其芯部采用钢丝作为抗拉材料，这样其自重就很重，不能架设大跨距的线路。特别是跨越峡谷，江河时，就成了障碍。为了解决这一难题，必须采用新型的高强度低重量的抗拉材料做加强芯。目前国外已有了新型的高强度、重量极轻的加强芯材料，如聚碳纤维材料，其强度与重量之比是钢芯的500倍以上。有了加强芯材料还必须有用连续退火工艺生产出的高质量、大长度的铝导线，这才能生产出重量轻、长度大、导电性能高，适用于大跨距架设施工的的优质架空铝导线。用现有电炉退火工艺生产的铝线是达不到以上要求的。
目前在电线电缆生产中所用的导电材料主要是铝线及铜线。作为安装布置用电线及低中、高压电缆的导体材料，铜线、铝线都要经过退火工序。架空导线目前由于受现有材料抗拉强度的限制，均采用未经退火的钢芯铝绞线，其有很多弊端。
目前的铝线退火工艺为：先拉制符合要求直径的铝单线，将拉到够一炉退火铝线约500-800公斤左右时，换到下一工序成盘或成捆地放入电阻退火炉中，经装炉，升温和保温过程总计约4个小时后出炉，再经过自然冷却，达到可以下道工序使用的温度。一般从拉丝开始到供下道工序使用需6-8个小时，如果仅退几十公斤线也需5个小时以上的时间，且耗电量与退一吨线几乎一样多。用电炉退火工艺，使电缆加工工序生产节奏不易连续进行，其生产效率低下，占用生产场地大，铝线退火后的质量不能保证。其线盘的表面和线盘底层铝线由于受热温度和受热时间的不一致，致使铝线软硬度不一致，导电率不一致，抗拉强度不一致，并且常常发生粘线现象。当铝线油污较重，炉温过高时会产生表面发黄，甚至发黑。特别是若生产象Φ800mm直径的大盘铝线时表层的铝线可能已经特软不能用，而里层的铝线可能还达不到退火软化的要求。即使采取降低温度、延长升温保温时间等一系列措施也不易达到表里一致，因而电阻炉铝线退火的质量是非常难以保证和控制的。
由于传统铝线退火工艺存在着诸多弊端，因此，接触式铝线连续退火方法及其设备的研究和实施就显得非常必要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种接触式铝线连续退火方法及接触式连续退火机。采用该设备及方法生产出的铝导线相比现有技术具有退火后铝线不粘线、线盘表层和里层铝线软硬度一致、电阻率一致、高质量、长度大等优点，同时还可实现流水线作业，节能减耗，可广泛应用于电线、电缆及用碳纤维作加强芯的大跨距架空铝导线的制作。
为能达到上述发明目的，所采用的技术方案是：一种接触式铝线连续退火方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
A、拉线：采用铝线大拉机将铝杆放线机上Φ12-Φ8.0mm的铝杆拉制成Φ1.35-Φ6mm的未退火的铝线后直接进入接触式铝线连续退火机退火；
B、退火：将未退火的铝线在接触式铝线连续退火机中经导线轮和张紧轮的作用紧贴着通有低电压、大电流的预热铜接触轮和退火铜接触轮并以5-20米/秒的线速度运行，利用铝线自身所具有的电阻瞬间使铝线达到150-250℃的预热温度和300-450℃铝线再结晶的退火温度分别进行预热和退火软化；
C、盘线：同时将退火软化好的铝线用Φ500-Φ800mm收线机成盘收卷起来。
按照本发明所提供的接触式铝线连续退火方法，其特征在于：所述铝线包括铝线和铝合金线。
按照本发明所提供的接触式铝线连续退火方法，其特征在于：所述接触式连续退火机的主电机采用直流或交流调速，所述收线机采用直流或交流调速。
按照本发明所提供的接触式铝线连续退火方法，其特征在于：所述接触式铝线连续退火机采用PLC程序控制退火电流、电压、线速度以控制退火铝线的延伸率。
按照本发明所提供的接触式铝线连续退火设备，其特征在于：所述连续退火设备包括铝线大拉机、接触式铝线连续退火机和双盘自动换盘收线机；所述接触式铝线连续退火机的进线端连接铝线大拉机的出线端，所述接触式铝线连续退火机的出线端连接收线机的进线端。
按照本发明所提供的接触式铝线连续退火设备，其特征在于：所述连续退火设备还包括设置在铝线大拉机前端的铝杆放线机和设置在接触式铝线连续退火机与收线机之间的储线器。
按照本发明所提供的触式铝线连续退火机，其特征在于，所述接触式铝线连续退火机包括
电源模块，包括三相交流或二相直流电源和变压装置，用于给接触式连续退火机提供电源；
机壳，用于封装接触式铝线连续退火机内的零部件；
至少一导线轮，设置在机壳内，用于将来自铝线大拉机的铝线在接触式连续退火机中紧贴着预热铜接触轮和退火铜接触轮运行；
至少一牵引轮，用于给接触式连续退火机提供运行动力；
至少一预热铜接触轮，所述预热铜接触轮上经由碳刷通有低电压、大电流的电源，用于给需要退火的铝线达到150-250摄氏度的预热温度进行预热；
至少一退火铜接触轮，所述退火铜接触轮上经由碳刷通有低电压、大电流的电源，用于使经过预热的铝线达到300-450摄氏度的退火温度进行退火操作。
按照本发明所提供的触式铝线连续退火机，其特征在于，所述铜接触轮由铝线大拉机定径模电机经皮带同步带动或单独采用调速电机带动。
按照本发明所提供的触式铝线连续退火机，其特征在于，所述导线轮、牵引轮、预热铜接触轮和退火铜接触轮的中轴线间相互平行。
本发明所提供的接触式铝线连续退火方法及接触式连续退火机具有如下优点：经过这样的铝线大拉机带接触式铝线连续退火生产线生产出来的铝线比电炉退火的铝线质量显著提高，不易发生退火后延伸率不均匀、粘线、铝线外观发黄、发黑现象。可以省掉单独退火的工序，节省加工时间，提高生产效率，缩短生产周期；减少线材的重复运输和运输中对线材的碰伤。节省生产占地面积，降低退火电能消耗，与电炉退火相比可节省30-40％电能。并能减轻工人的劳动强度，改善和提高生产现场的环境质量。若大盘径退火铝线用于用碳纤维做加强芯的架空导线，可以大大减轻以往钢芯铝绞线架空导线的重量，增加架空导线的单盘长度，可实现大跨距的架设施工，不仅可以跨越江河和峡谷，而且跨距加大后可以减少架线铁塔的密度，其节省量约占一半。使整个架设线路的成本降低30％左右，其经济效益是不可估量的。另外，由于原来的钢芯铝绞线架空导线由于要保持铝导线一定的抗拉强度，而只能采用未退火铝导线，现若用于碳纤维芯架空铝导线，就可采用经过在线接触式连续退火的铝单线。铝线经退火后其导电率可以提高1.5％，即输变线路的输电能力可提高1.5％，长期以来，这也是一个非常可观的经济效益，同时也提高了资源利用率，产生良好的社会效益。
附图说明
图1是本发明提供的接触式铝线连续退火方法的工艺流程图；
图2是本发明提供的接触式铝线连续退火设备的连接原理图；
图3是本发明提供的接触式铝线连续退火机的结构简图。
其中，1、预热铜接触轮；2、导线轮；3、退火铜接触轮；4、牵引轮；5、机壳。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
图1是本发明提供的接触式铝线连续退火方法的工艺流程图；图2是本发明提供的接触式铝线连续退火设备的连接原理图。如图所示，一种接触式铝线连续退火方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
A、拉线：采用铝线大拉机将铝杆放线机上Φ12-Φ8.0mm的铝杆拉制成Φ1.35-Φ6mm的未退火的铝线后直接进入接触式铝线连续退火机退火；
B、连续退火：将未退火的铝线在接触式铝线连续退火机中经导线轮和张紧轮的作用紧贴着通有低电压、大电流的预热铜接触轮和退火铜接触轮并以5-20米/秒的线速度运行，利用铝线自身所具有的电阻瞬间使铝线达到150-250℃的预热温度和300-450℃铝线再结晶的退火温度分别进行预热和退火软化；
C、盘线：同时将退火软化好的铝线用Φ500-Φ800mm收线机成盘收卷起来。
上述铝线包括铝线和铝合金线；所述接触式连续退火机的主电机采用直流调速，所述收线机采用变频调速；所述接触式铝线连续退火机采用PLC程序控制退火电流、电压、线速度以控制退火铝线的延伸率。
本发明所提供的接触式铝线连续退火设备，其特征在于：所述连续退火设备包括铝线大拉机、接触式铝线连续退火机和双盘自动换盘收线机；所述接触式铝线连续退火机的进线端连接铝线大拉机的出线端，所述接触式铝线连续退火机的出线端连接收线机的进线端。所述连续退火设备还包括设置在铝线大拉机前端的铝杆放线机和设置在接触式铝线连续退火机与收线机之间的储线器。
图3是本发明提供的接触式铝线连续退火机的结构简图。如图所示，接触式铝线连续退火机包括电源模块，包括三相交流或二相直流电源和变压装置，用于给接触式连续退火机提供电源；机壳5，用于封装接触式铝线连续退火机内的零部件；至少一导线轮2，设置在机壳5内，用于将来自铝线大拉机的铝线在接触式连续退火机中紧贴着预热铜接触轮1和退火铜接触轮3运行；至少一牵引轮4，用于给接触式连续退火机提供运行动力；至少一预热铜接触轮1，所述预热铜接触轮上经由碳刷通有低电压、大电流的电源，用于给需要退火的铝线达到150-250摄氏度的预热温度进行预热；至少一退火铜接触轮3，所述退火铜接触轮3上经由碳刷通有低电压、大电流的电源，用于使经过预热的铝线达到300-450摄氏度的退火温度进行退火操作；所述铜接触轮由铝线大拉机定径模电机经皮带同步带动或单独采用调速电机带动。
该种接触式铝线(含铝合金)连续退火机可以为三相交流或二相直流接触式退火机，其工作时将未退火的铝线(含铝合金)在接触式连续退火机中经导线轮2的作用紧贴着通有低电压、大电流的预热铜接触轮1和退火铜接触轮3在牵引轮4引导下以5-20米/秒的线速度运行。其预热铜接触轮1和退火铜接触轮3的转动可由铝拉丝机定径模电机经皮带同步带动，或单独采用调速电机带动。也可以每只铜接触轮各配1台调速电机单独传动。接触式铝线(含铝合金)连续退火机的工作原理是：将三相380V(或415V)电源通过专为本机(铝线接触式连续退火机)设计的变压器转变成退火工艺所需的低电压大电流的电源，并将低电压大电流的电源通过碳刷传递给与生产线同步运转的导电的铜接触轮，铜接触轮将低电压、大电流传递到铝线，利用铝线自身所具有的电阻瞬间产生可达到150-250摄氏度的预热温度和300-450摄氏度铝线再结晶的退火温度，使铝线的内部晶格组织发生变化，消除冷作硬化内应力，提高韧性和导电率，使铝线达到退火软化的目的(也称韧炼)。其线速度的匹配，预热温度，退火温度的控制，电流电压的控制，铝线(含铝合金)的延伸率等均由可編程序控制器PLC自动控制。
下面结合实施例对本发明专利的内容描述如下：接触式铝线连续退火方法及设备是：由1台放线机，1台直列式铝线大拉机和1台接触式铝线(含铝合金)连续退火机加上1台收线机组成的生产线，将Φ12-Φ8.0mm铝杆拉制成Φ1.35-Φ6mm的退火铝线的生产工艺和设备。该工艺和设备用铝线大拉机将Φ12-Φ8.0mm铝杆拉制成Φ1.35-6mm的未退火的铝线，并直接进入1台三相交流或二相直流接触式退火机，该未退火的铝线在接触式连续退火机中经导线轮和张紧轮的作用紧贴着通有低电压、大电流的预热铜接触轮和退火铜接触轮并以5-20米/秒的线速度运行。接触式连续退火机是将三相380V电源通过专为接触式连续退火机设计的变压器转变成低电压大电流的电源，并将低电压大电流的电源通过碳刷传递给与生产线同步运转的导电的铜接触轮，铜接触轮将低电压、大电流传递到铝线，利用铝线自身所具有的电阻瞬间产生可达到150-250摄氏度的预热温度和300-450摄氏度铝线再结晶的退火温度，使铝线的内部晶格组织发生变化，消除冷作硬化内应力，提高韧性和导电率，使铝线达到退火软化的目的(也称韧炼)，同时将所软化好的铝线用收线机成盘收卷起来。这种接触式铝线(含铝合金)连续退火工艺及设备，其拉线机由直流调速电机传动，接触式连续退火机可由拉线机传动或单独由调速电机传动，双盘连续自动收线机由调速电机单独传动，整机由PLC程序控制，其各单机保持线速度一致。
经过这样的铝线大拉机带接触式铝线连续退火生产线，生产出来的铝线比电炉退火的铝线质量显著提高。不易发生退火后延伸率不均匀、粘线、铝线外观发黄、发黑现象。可以省掉单独退火的工序，节省加工时间，提高生产效率，缩短生产周期；减少线材的重复运输和运输中对线材的碰伤。节省生产占地面积，降低退火电能消耗。与电炉退火相比可节省20-30％电能。并能减轻工人的劳动强度，改善和提高生产现场的环境质量。若大盘径退火铝线用于用碳纤维做加强芯的架空导线，可以大大减轻以往钢芯铝绞线架空导线的重量，增加架空导线的单盘长度，可实现大跨距的架设施工，不仅可以跨越江河和峡谷，而且跨距加大后可以减少架线铁塔的密度，其节省量约占一半。使整个架设线路的成本降低30％左右，其经济效益是不可估量的。另外，由于原来的钢芯铝绞线架空导线由于要保持铝导线一定的抗拉强度，而只能采用未退火铝导线，现若用于碳纤维芯架空铝导线，就可采用经过接触式连续退火的铝单线。铝线经退火后其导电率可以提高1.5％左右，即输变线路的输电能力可提高1.5％左右，长期以来，这也是一个非常可观的经济效益，同时也提高了资源利用率，产生良好的社会效益。
综上所述，可见接触式铝线(含铝合金)连续退火工艺及设备的产生和应用可以对使用企业和社会均产生良好的效益。