拉線(xiàn)機(jī)退火裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理淺析

1、拉線(xiàn)機(jī)退火裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理淺析電纜（專(zhuān)）103姜衛(wèi)摘要退火是一種金屬熱處理工藝，指的是將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠 時(shí)間，然后以適宜速度冷卻。退火目的：改善或消除鋼鐵在鑄造、鍛壓、軋制 和焊接過(guò)程中所造成的各種組織缺陷以及殘余應(yīng)力，防止工件變形、開(kāi)裂；軟 化工件以便進(jìn)行切削加工；細(xì)化晶粒，改善組織以提高金屬材料的機(jī)械性能。在電纜行業(yè)中導(dǎo)體金屬退火能提高導(dǎo)電率。拉線(xiàn)機(jī)退火裝置較多，快速的退火 裝置有利于拉線(xiàn)機(jī)的生產(chǎn)效率的大幅度提高。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，我們?cè)诂F(xiàn)有 的基礎(chǔ)上希望可以得到最大化的經(jīng)濟(jì)效益；這需要我們操作人員對(duì)拉線(xiàn)機(jī)退火 裝置結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和原理的了解，更有效的為生產(chǎn)節(jié)約成本。通過(guò)

2、相關(guān)培訓(xùn)，方 可走入工作崗位。本文將詳細(xì)的介紹退火的工作原理，裝置的結(jié)構(gòu)和退火設(shè)備 系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。關(guān)鍵詞退火原理退火溫度退火形式加熱設(shè)備AbstractAnnealing is a kind of metal heat treatment process, refers to the metal is heated to a defi nite temperature slowly, keep eno ugh time, and the n to appropriate speed cooling. Annealing objective: to improve or eliminate iro

3、n and steel in casting, forging, rolling and welding process caused by all kinds of tissue defects and residual stress, to prevent the deformation and crack; In order to soften the workpiece cutting processing; Refining grain, improve the organization in order to improve the mecha ni cal properties

4、of the metal materials. In the cable in dustry con ductor metal annealing can improve the conductivity. Drawer annealing device is more, rapid ann eali ng device to pull mach ine product ion efficie ncy in creased sig nifica ntly .In the actual production process, we on the existing basis hope to ma

5、ximize economic ben efits; This we n eed to operati ng pers onnel to drawer ann eali ng device structure of kno wledge and un dersta nding of the prin ciple, more effective for product ion cost saving. Through the related training, can walk into jobs. This paper introduced in detail the work ing pri

6、n ciple of ann eali ng, device structure and ann eali ng equipme nt system operati on.Key wordAnnealing principle ； Annealing temperature ； Annealing form ； Heating equipment、尸,、-刖言3、二、拉線(xiàn)機(jī)退火裝置的形式1兩段式退火形式2、三段式退火形式3、三角形退火4、連續(xù)退火參數(shù)計(jì)算5、6、三、拉線(xiàn)機(jī)退火的方法 1熱管式2、感應(yīng)式 3接觸式大電流退火四、退火溫度 1金屬理論退火溫度2退火設(shè)備的各段溫度確定 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽

7、。 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。10 10 10 10 12 13 14、前言本文將著重闡述銅導(dǎo)體和鋁導(dǎo)體的原理及連續(xù)退火裝備方面的幾個(gè)關(guān)鍵環(huán) 節(jié)。由于電線(xiàn)電纜產(chǎn)品中的銅導(dǎo)體如：通訊電纜、塑力纜、船用電纜、航天電纜、 高壓電纜、海纜、特種電纜、電磁線(xiàn)等等，幾乎都要求導(dǎo)體為經(jīng)過(guò)退火的軟線(xiàn) 芯，最基本的要求其表面光亮，不氧化，不允許燒傷，延伸率均勻，金屬材料 有很好的導(dǎo)電能力，很好的彎曲能力。有些產(chǎn)品要求導(dǎo)體具有特殊的柔軟度等 等，無(wú)論采用什么樣的方式進(jìn)行退火，如熱管式退火、感應(yīng)式退火或者目前普 遍采用的接觸式大電流退火，其最終目的

8、都要求導(dǎo)線(xiàn)必須達(dá)到電纜產(chǎn)品所需的 導(dǎo)體性能。拉線(xiàn)機(jī)退火裝置在生產(chǎn)過(guò)程中遇到很多問(wèn)題。 例如1、如何控制退火時(shí)，各 段設(shè)備的溫度；2、如何控制到現(xiàn)在退火設(shè)備中的退火時(shí)間；3、如何控制導(dǎo)線(xiàn)行進(jìn)的速度；4、如何設(shè)計(jì)退火設(shè)備退火段的長(zhǎng)度；5、退火后的導(dǎo)體出現(xiàn)退火 不均以及未完全退火等。這些都是涉及到如何設(shè)計(jì)、控制、使用、組合得到最 終我們想要的產(chǎn)品，而又消耗最少的的社會(huì)資源。而現(xiàn)在，最嚴(yán)重的問(wèn)題正是 缺乏專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，這也是我選擇這個(gè)崗位的原因。本文將逐一介紹拉線(xiàn)機(jī)退 火裝置的主要部件的結(jié)構(gòu)并分別解析他們的工作原理，從而讓大家初步的認(rèn)識(shí) 一下這個(gè)行業(yè)的加工技術(shù)。二、拉線(xiàn)機(jī)退火裝置的形式1兩段式退火有預(yù)

9、熱段和退火段組成的二段式退火，其加熱溫度分別為200攝氏度和500550攝氏度，二段式退火形式，主要用于大拉機(jī)連續(xù)退火裝置2、三段式退火有預(yù)熱段、退火段、再熱段組成的三段式。采用再熱段的目的主要使導(dǎo)線(xiàn) 表面的水漬加速揮發(fā)和干燥。并使退火后的導(dǎo)線(xiàn)表面光亮，三段式退火主要用 于大型拉線(xiàn)機(jī)連續(xù)退火裝置由圖1所示，設(shè)加于上接觸導(dǎo)輪 A和下接觸導(dǎo)輪B的直流電壓、電流為 U退和U總.則三角形 區(qū)域上的電壓、電流之間應(yīng)具有如下關(guān)系：丄理尸I MJ丄護(hù)【十訃 3上述式孔u(yù)打u補(bǔ)u干 一退火駁*干A浚的加趁起壓JmiT頂熱艮 退火段干燥協(xié)熱電流加熱段長(zhǎng)度之間的關(guān)系：加熱電壓、加熱電流與銅線(xiàn)的線(xiàn)徑、線(xiàn)速、加熱段的

10、長(zhǎng)度及加熱段二端的溫度在略去熱損失的條件下(理想狀態(tài))有如下關(guān)系八+曲伸-*扌(和/1 RChf z I- hi *-”*. f 1&7t罠申】U加熱昵壓伏，/忙抱機(jī)逝i?cV速凄代秒丄；加謝段艮度米)F抑拔迢龐1匸Tt一湘斡前堀度7?加軸后呂度匕一號(hào)竦的電用僵度峯散啊為OW&尊妁直艮*)現(xiàn)將公式(4)代人公式(1)就可以相應(yīng)得出預(yù)熱段、干燥段的長(zhǎng)度，因?yàn)檫B續(xù)退火裝置在設(shè)計(jì)時(shí) 退火段的長(zhǎng)度是給定的，一般取1200-1800，其各加熱段的溫度也是基本確定的，如拉線(xiàn)機(jī)的出線(xiàn)溫度一般在50C左右，退火段溫度需550C,則預(yù)熱段溫度約在 180C -200 C (在空氣中不氧化溫度), 千燥溫度約在5

11、0C左右，但通過(guò)改變預(yù)熱段的長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)干燥段的出線(xiàn)溫度，在一定范圍內(nèi)預(yù)熱段 放長(zhǎng)，干燥段溫度降低，反之則反。當(dāng)上述工藝條件確定后，將數(shù)據(jù)代人公式(4)(5)即可得出退火電流及退火電壓。1*叭或申，N- 為別能St*迫火賀3LJL&詛火匪低據(jù)之煖會(huì)呆皴值由上述公式(7)可知，退火電壓僅與線(xiàn)速度有關(guān)而與線(xiàn)徑無(wú)關(guān)，并且公式(7)是連續(xù)退火裝置電氣設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。3、三角連續(xù)退火瑞有預(yù)熱段、退火段和再預(yù)熱段三個(gè)區(qū)段組成，在機(jī)械和電氣都構(gòu)成三角形, 稱(chēng)三角形退火，這樣距離很短，從而避免了線(xiàn)材的抖動(dòng)和避免接觸燒出斑痕。4、連續(xù)退火參數(shù)計(jì)算連續(xù)退火參數(shù)計(jì)算 連續(xù)退火參數(shù)有：退火電壓，退火電流，退火溫度, 退

12、火速度及接觸輪直徑。（1）退火電壓 電流的計(jì)算根據(jù)能量守恒定律，退火電流加熱線(xiàn)材產(chǎn)生熱量按下式計(jì)算：2 tQi=|2Rd 式中 Qi電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量（J）I 退火電流 （A）R屬線(xiàn)材電阻（Q）d_電流通過(guò)線(xiàn)材時(shí)間的微分（S）線(xiàn)材退火時(shí)所需的熱量Q2=cv p dT=cSL p dT式中 Q2退火金屬線(xiàn)材所需熱量（J）C 材比熱容（銅的比熱容c=393J/kg.k）V退火線(xiàn)材的體積（cm3）S 體截面積（cm2）L_預(yù)熱段或退火段長(zhǎng)度（cm）p密度（p cu=8.9g/cm3）dT線(xiàn)材溫度變量的微分C）若不計(jì)熱量損失，則Q i = Q 22 tI R d=cSL p dT銅導(dǎo)體為什么需要退火

13、軟化處理？?電線(xiàn)電纜導(dǎo)體經(jīng)冷拔加工后，均存在硬化現(xiàn)象，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度明 顯增加，塑性和韌性普遍降低，伸長(zhǎng)率的變化尤為顯著。欲消除冷拔硬化現(xiàn)象， 提高延伸率，就必須進(jìn)行退火處理，以消除內(nèi)部應(yīng)力及缺陷，使之恢復(fù)到冷加 工前的物理及機(jī)械性能。如銅導(dǎo)體經(jīng)550C退火處理后，導(dǎo)線(xiàn)柔軟，不易被拉斷。 同時(shí)，導(dǎo)體的電阻率降低約2.1%，減小了線(xiàn)路損耗。因此，退火軟化是電線(xiàn)電 纜及漆包線(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的主要環(huán)節(jié)之一。三、拉線(xiàn)機(jī)退火的方法常用的退火方法和工藝有：（1）真空退火爐；（2）熱管式退火爐；（3）接 觸式大電流退火爐；（4）感應(yīng)式退火爐。其中，接觸式大電流退火爐又分為電 刷傳輸電流式退火爐和水銀傳輸電流式

14、退火爐。下面逐一分析這幾種退火方法 和工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，以便于用戶(hù)在選擇退火設(shè)備時(shí)作參考。（一）、 熱管式退火爐熱管式退火爐也是比較傳統(tǒng)的退火工藝，其設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。它主要有：不銹鋼管、加熱棒、測(cè)溫?zé)犭娕?、冷卻水及導(dǎo)輪組成。熱管式退火爐優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)簡(jiǎn)單，設(shè)備簡(jiǎn)陋，設(shè)備投資低，對(duì)操作人員要求低，能夠?qū)崿F(xiàn) 多頭退火。缺點(diǎn)：耗電量大，退火一噸銅絲耗電在225度電以上；無(wú)法實(shí)現(xiàn)退火速度自 動(dòng)跟蹤；穿線(xiàn)麻煩，設(shè)備龐大。建議：由于能耗大，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力低，建議盡快淘汰，采用 新技術(shù)。（二）感應(yīng)式退火爐圖7為感應(yīng)式退火機(jī)工作原理示意圖。它主要有感應(yīng)電源、感應(yīng)圈、導(dǎo) 輪1、導(dǎo)輪2等組成。KS放

15、線(xiàn)盤(pán)感應(yīng)式退火爐缺點(diǎn)：由于電力電子器件的功率有限，感應(yīng)電源的功率還達(dá)不到高速大拉 機(jī)連拉連退配套的退火要求；其次，多股高速感應(yīng)式退火機(jī)的除水干燥還需要 進(jìn)一步完善。建議：盡快定型多頭感應(yīng)式退火機(jī)，以滿(mǎn)足市場(chǎng)求；其次，采用多單元感 應(yīng)電源并聯(lián)的方法提高感應(yīng)電源的輸出功率，以適應(yīng)高速大拉機(jī)連拉連退配套 的退火要求。（三）、接觸式電刷傳輸大電流退火機(jī)接觸式電刷傳輸大電流退火機(jī)，是我國(guó)上世紀(jì)五十年代從前蘇聯(lián)引進(jìn)的技 術(shù)。退火機(jī)的工作原理如圖3所示。圖4為接觸式電刷傳輸大電流原理。一軸承 電刷邂火管圖接觸式電刷傳輸大電流原貍拉線(xiàn)機(jī)退火裝置結(jié)構(gòu) 采用拉線(xiàn)機(jī)連續(xù)退火，不但簡(jiǎn)化了工序，而且提高了線(xiàn)材質(zhì)量，節(jié)約

16、了生產(chǎn)場(chǎng) 地和用電量。LHD-400 / 13型拉線(xiàn)機(jī)連續(xù)退火裝置的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3,主要有400mm導(dǎo)論組、接 觸輪裝置、蒸汽保護(hù)裝置、冷卻裝置、齒輪箱、反沖裝置、補(bǔ)償裝置、機(jī)架等 組成。退火時(shí)線(xiàn)材由前面拉線(xiàn)機(jī)定速輪放出，經(jīng)過(guò)緩沖裝置后進(jìn)入第一只接觸輪，后 經(jīng)導(dǎo)輪組進(jìn)入第二只接觸輪，經(jīng)過(guò)蒸汽保護(hù)裝置后進(jìn)入第三只接觸輪，金屬線(xiàn) 材又經(jīng)過(guò)冷卻裝置及補(bǔ)償裝置，最后金屬線(xiàn)才進(jìn)入收線(xiàn)裝置，將金屬線(xiàn)材收卷 在收線(xiàn)盤(pán)上。在第一與第二接觸輪之間構(gòu)成預(yù)熱段，將金屬線(xiàn)材加熱到200C左右，在第二與 第三接觸輪之間構(gòu)成退火段，將金屬線(xiàn)材加熱至550C左右。使金屬線(xiàn)材退火軟 化。為防止金屬線(xiàn)材退火時(shí)氧化變色，在蒸汽保護(hù)裝

17、置里，通入壓力為p=5X 104pa的低壓蒸汽，以避免金屬線(xiàn)材氧化。如圖4所示，工作時(shí)門(mén)蓋和門(mén)座閉合在一起， 在結(jié)合面四周鑲上泡沫橡膠密封條，以防止蒸汽從四周漏出，在裝置內(nèi)有一些 小導(dǎo)輪，供檔線(xiàn)用，防止退火時(shí)線(xiàn)材抖動(dòng)。門(mén)蓋和門(mén)座用鋁合金鑄造，為避免 退火時(shí)金屬線(xiàn)材碰到鋁合金的門(mén)蓋和門(mén)座，在內(nèi)部裝有玻璃鋼管，做保護(hù)和絕 緣用。四、退火溫度（一）金屬理論退火溫度1、銅導(dǎo)體2、鋁導(dǎo)體（二）退火設(shè)備的各段溫度確定五、謝辭經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的工作和學(xué)習(xí)，畢業(yè)論文設(shè)計(jì)已基本結(jié)束，論文得以完成，要 感謝的人實(shí)在太多了，首先要感謝周老師，因?yàn)楸菊撐脑O(shè)計(jì)在周老師的悉心指 導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成，周老師為我提供了種種專(zhuān)業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)和一些富 于創(chuàng)造性的建議，沒(méi)有這樣的幫助和關(guān)懷，我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)論文。 在此向老師表示深深的感謝和崇高的敬意。同時(shí)，還要感謝同組的各位同學(xué)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，你們給了我 很多的啟發(fā)，提出了很多寶貴的意見(jiàn)，對(duì)于你們幫助和支持，在此我表示深深 地感謝。同時(shí)，論文的順利完成，離不開(kāi)其它各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助 在整個(gè)的論文寫(xiě)作中，各位老師、同學(xué)和朋友積極的幫助我查資料和提供有利 于論文寫(xiě)作的建議和意見(jiàn)，在他們的幫助下，論文得以