金屬銅原子序數(shù)為29,隸屬于過渡金屬,密度是/cm3,熔點℃,具有良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能,但在潮濕的空氣中金屬銅表面與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成Cu2(OH)2CO3,即銅綠,通常電纜生產(chǎn)廠中銅氧化多顯示表面發(fā)黑,正是這種銅導(dǎo)體表面氧化現(xiàn)象的存在,困擾著眾多電纜企業(yè).
我們在日常生產(chǎn)觀察與大量資料調(diào)研中發(fā)現(xiàn),通過優(yōu)質(zhì)銅桿選擇、有效控制拉絲工藝及乳化液濃度和溫度、鈍化處理銅導(dǎo)體絞合或束絞銅絲表面、后續(xù)工序優(yōu)化處理等手段,會有效控制電纜銅導(dǎo)體的質(zhì)量、防止其氧化,會極大的提高工作效率,減少返工頻次,從而達到降低成本和提高內(nèi)在產(chǎn)品質(zhì)量的有益效果.本文中將以中壓電力電纜生產(chǎn)為例,從銅桿抵達生產(chǎn)廠、儲存、拉絲、絞合、內(nèi)芯存放到絕緣擠出,對每個步驟有效控制措施進行分析.
▎中壓電力電纜生產(chǎn)過程中的銅導(dǎo)體防氧化控制
電纜用金屬銅從原理上講主要有物理方法阻隔銅與潮濕空氣接觸、陰極保護氧化還原法阻止銅導(dǎo)體氧化、化學(xué)方法在銅導(dǎo)體表面生產(chǎn)鈍化膜阻止氧化,抑或在導(dǎo)體表面噴涂特殊液體予以保護.以中壓電力電纜生產(chǎn)為例,每道工序防氧化控制的主要方法.
? 銅桿進廠前運輸、檢測及儲存
我國大多數(shù)電纜企業(yè)用銅基本外購,而多數(shù)企業(yè)往往忽視了銅桿進廠前運輸過程的控制,在江南及沿海地帶(江浙、閩粵)夏季較長且多雨,銅桿基本通過重型卡車運輸至公司,通過筆者了解,很多電纜企業(yè)沒有制定相應(yīng)的銅桿供應(yīng)商運輸規(guī)范、夏季雨天包裝規(guī)范等制度,這使得往往出現(xiàn)銅桿供應(yīng)商發(fā)貨時銅桿表面完好無氧化發(fā)黑,而到達電纜企業(yè)用戶面前時則出現(xiàn)銅桿表面發(fā)黑現(xiàn)象,帶來了不必要的麻煩.
銅桿進廠檢驗基本依照GB/T 或電纜企業(yè)企標(biāo),有嚴(yán)格的程序.銅桿的儲存一般電纜企業(yè)均放在倉庫里,一般企業(yè)有較為嚴(yán)格的儲存管理辦法,在銅桿儲存時,尤其是夏季雨天,一定要用塑料布或塑料薄膜覆蓋銅桿,用最簡單的物理阻隔法阻止銅桿與潮濕空氣的接觸制,而這一點往往受到電纜企業(yè)的忽視.在車間領(lǐng)用銅桿時一定要逐個銅桿卷進行肉眼檢查是否有發(fā)黑現(xiàn)象,從生產(chǎn)源頭加以控制.
? 銅桿拉絲工序的控制
本階段以電力電纜最常用的8mm銅桿為例,如今拉絲時一般使用連續(xù)退火的銅大拉,需經(jīng)過放線、拉絲與退火、冷卻、烘干、收線等過程,首選選取對應(yīng)規(guī)格的模具,切不可過小,如過小會強制使金屬銅的晶格變異,加劇金屬溫度的急劇上升.
在開機前檢查乳化液的濃度,確保濃度合格,在放線過程中,應(yīng)保持放線張力穩(wěn)定、均勻,不可過度顫動(顫動不可避免),拉絲過程中操作者應(yīng)密切關(guān)注退火溫度的變化,拉絲后導(dǎo)體硬化,延伸率變小,導(dǎo)體直流電阻率上升,拉絲候成圈時銅導(dǎo)體表面不應(yīng)有殘余乳化液,此處需要操作者肉眼識別,在拉絲下盤后用透明塑料薄膜密封,存放于干燥環(huán)境之中,待流轉(zhuǎn),但多數(shù)電纜企業(yè)因為嫌銅絲包薄膜麻煩而省略包薄膜工序.剛拉絲成圈的導(dǎo)體表面溫度高于室溫,如遇雨季會潛在氧化的風(fēng)險.
? 銅絲絞合(束絞)與化學(xué)交聯(lián)擠出工序
以銅絲絞合為例,在導(dǎo)體絞合過程中,各單絲以規(guī)則絞合或不規(guī)則絞合等方式絞合,經(jīng)過各道壓模后金屬銅晶格改變結(jié)構(gòu),在強外力作用下,過模后銅導(dǎo)體溫度較過模前有較大提高,尤其是緊壓導(dǎo)體、扇形導(dǎo)體等,且框絞機目前無在線退火或降溫裝置,因此銅導(dǎo)體外層易氧化,在絞合前,選擇合適的絞合模具、緊壓輪、排線器,調(diào)整收線與放線張力,設(shè)備調(diào)整完畢后,操作者肉眼觀察上盤銅絲與放線架中心銅絲的表面光潔度,確保無明顯黑點,再啟動機器.
一般電纜企業(yè)會在絞合工序(框絞機、籠絞機)中施加抗氧劑,抗氧劑的配方是%左右的苯并三氮唑酒精溶液,操作方法是將抗氧劑融入工業(yè)酒精之中,用輸液軟管滴入銅絲中,滴入標(biāo)準(zhǔn)以剛好浸潤銅絲為準(zhǔn),避免過少局部潛在氧化或過多浪費的現(xiàn)象發(fā)生,在所有防氧化工作準(zhǔn)備穩(wěn)妥后,再開機運轉(zhuǎn).
收線處應(yīng)保證收線盤干燥,收線盤裝滿后,用透明塑料薄膜密封,與銅絲拉制同理,很多電纜企業(yè)也省略了此步驟,若此步驟造成銅導(dǎo)體氧化,對低壓電纜影響尚低,對超高壓電纜而言,影響則不堪設(shè)想.銅導(dǎo)體在經(jīng)過拉絲、絞合、儲存后,金屬銅晶格形態(tài)已基本穩(wěn)定.化學(xué)交聯(lián)即在交聯(lián)劑、抗氧劑、耦合劑等條件下,將XLPE均勻的擠包在銅導(dǎo)體上.在將裝滿銅導(dǎo)體的放線盤啟動前,調(diào)整收放線張力,保證設(shè)備運行平穩(wěn).
▎總結(jié)
我國幾乎所有的電纜廠都面臨銅導(dǎo)體氧化的困擾,從金屬銅化學(xué)特性講,就是要保持金屬銅的還原性.在日常生產(chǎn)中,采用如下措施可減少銅導(dǎo)體氧化的幾率:
1) 選擇質(zhì)優(yōu)金屬銅桿,規(guī)范供應(yīng)商運輸、交貨流程與制度,銅桿到公司后,采取透明塑料薄膜密封措施,銅導(dǎo)體拉制、絞合后都應(yīng)采取透明塑料薄膜密封措施;
2) 采用合適的銅絲拉制工藝,定期檢查拉絲機的退火部件,優(yōu)先選擇含抗氧劑的拉絲油,定期檢查乳化液濃度,保質(zhì)期到期前一定提前更換;
3) 銅絲絞合、擠包絕緣工序采用鈍化處理技術(shù);
4) 樹立質(zhì)量意識,加強業(yè)務(wù)讓以上工序操作者清楚銅絲氧化帶來的不良后果.
華強電纜是一家專注生產(chǎn)電線電纜的廠家,公司生產(chǎn)的華宇牌電線電纜各項性能均達到國際電工委員會和國家標(biāo)準(zhǔn)的要求,主導(dǎo)產(chǎn)品有:鋁合金電纜、交聯(lián)電力電纜、聚氯乙烯絕緣電力電纜、控制電纜、計算機電纜、礦物絕緣電纜、電氣裝備用電線電纜等多種型號電纜,還可以根據(jù)用戶需求加工定做需要的特種電纜
