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電纜銅導體防氧化的控制
金屬銅原子序數(shù)為29,密度是8.92g/cm3,熔點1083.4℃,具有良好的導熱和導電性能,但在的空氣中金屬銅表面與氧氣發(fā)生化學反應,生成Cu2(OH)2CO3,即銅綠,通常電纜生產廠中銅氧化多顯示表面發(fā)黑,正是這種電纜銅導體表面氧化現(xiàn)象的存在,困擾著眾多電纜企業(yè)。
我們在日常生產觀察與大量資料調研中發(fā)現(xiàn),通過優(yōu)質銅桿選擇、有效控制拉絲工藝及乳化液濃度和溫度、鈍化處理銅導體絞合或束絞銅絲表面、后續(xù)工序處理等手段,會有效控制電纜銅導體的、防止其氧化,會極大的工作效率,返工頻次,從而達到成本和內在產品的有益效果。本文中將以廣東珠江電線電纜生產為例,從銅桿抵達生產廠、儲存、拉絲、絞合、內芯存放到絕緣擠出,對每個步驟有效控制措施進行分析。
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一、電線電纜生產中的銅導體防氧化控制
電纜用金屬銅從原理上講主要有物理阻隔銅與空氣、陰極保護氧化還原法銅導體氧化、化學在銅導體表面生產鈍化膜氧化,抑或在導體表面噴涂特殊予以保護。以廣東珠江電線電纜生產為例,每道工序防氧化控制的主要。
1.1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?shù)目刂?,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)沒有制定相應的銅桿供應商運輸規(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 3953-2009或電纜企業(yè)企標,有嚴格的程序。銅桿的儲存一般電纜企業(yè)均倉庫里,一般企業(yè)有較為嚴格的儲存辦法,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,用簡單的物理阻隔法銅桿與空氣的制,而這一點往往受到電纜企業(yè)的忽視。在車間領用銅桿時一定要逐個銅桿卷進行檢查是否有發(fā)黑現(xiàn)象,從生產源頭加以控制。
1.2銅桿拉絲工序的控制
本階段以電力電纜常用的8mm銅桿為例,如今拉絲時一般使用連續(xù)退火的銅大拉,需經過放線、拉絲與退火、冷卻、烘干、收線等,選取對應規(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,在放線中,應保持放線張力、均勻,不可(不可避免),拉絲中操作者應密切關注退火溫度的變化,拉絲后導體硬化,延伸率變小,導體直流電阻率上升,拉絲候成圈時銅導體表面不應有殘余乳化液,此處需要操作者識別,在拉絲后用塑料薄膜密封,存放于干燥之中,待流轉,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。剛拉絲成圈的導體表面溫度高于室溫,如遇雨季會潛在氧化的風險。
1.3銅絲絞合(束絞)與化學交聯(lián)擠出工序
以銅絲絞合為例,在導體絞合中,各單絲以規(guī)則絞合或不規(guī)則絞合等絞合,經過各道壓模作用下,過模后銅導體溫度較過模前有較大,尤其是緊壓導體、扇形導體等,且框絞機目前無在線退火或降溫裝置,因此銅導體外層易氧化,在絞合前,選擇的絞合模具、緊壓輪、排線器,收線與放線張力,設備完畢后,操作者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0.3%左右的唑酒精溶液,操作是將抗氧劑融入工業(yè)酒精之中,用輸液軟管滴入銅絲中,滴入以剛好銅絲為準,避免過少局部潛在氧化或過多浪費的現(xiàn)象發(fā)生,在所有防氧化工作穩(wěn)妥后,再開機運轉。
收線處應保證收線盤干燥,收線盤裝滿后,用塑料薄膜密封,與銅絲拉制同理,很多電纜企業(yè)也省略了此步驟,若此步驟造成銅導體氧化,低壓電纜回收廠家在這里,對超高壓電纜而言,影響則不堪設想。銅導體在經過拉絲、絞合、儲存后,金屬銅晶格形態(tài)已基本?;瘜W交聯(lián)即在交聯(lián)劑、抗氧劑、耦合劑等條件下,將XLPE均勻的擠包在銅導體上。在將裝滿銅導體的放線盤啟動前,收放線張力,保證設備運行平穩(wěn)。
二、總結
我國幾乎所有的電纜廠都面臨銅導體氧化的困擾,從金屬銅化學特性講,就是要保持金屬銅的還原性。在日常生產中,采用廣東珠江電線電纜如下措施可銅導體氧化的幾率:
1)、選擇質優(yōu)金屬銅桿,規(guī)范供應商運輸、交貨流程與制度,銅桿到公司后,采取塑料薄膜密封措施,銅導體拉制、絞合后都應采取塑料薄膜密封措施;
2)、采用的銅絲拉制工藝,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;
4)、樹立意識,加強業(yè)務培訓讓以上工序操作者清楚銅絲氧化帶來的不良后果。
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