金屬銅原子序數(shù)為29，密度是8.92g/cm3，熔點(diǎn)1083.4℃，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，正是這種電纜銅導(dǎo)體表面氧化現(xiàn)象的存在，困擾著眾多電纜企業(yè)。
我們?cè)谌粘Ｉa(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(huì)有效控制電纜銅導(dǎo)體的質(zhì)量、防止其氧化，會(huì)極大的提高工作效率，減少返工頻次，從而達(dá)到降低成本和提高內(nèi)在產(chǎn)品質(zhì)量的有益效果。本文中將以廣東珠江電線電纜生產(chǎn)為例，從銅桿抵達(dá)生產(chǎn)廠、儲(chǔ)存、拉絲、絞合、內(nèi)芯存放到絕緣擠出，對(duì)每個(gè)步驟有效控制措施進(jìn)行分析。
電纜銅導(dǎo)體
一、電線電纜生產(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(hù)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(hù)。以廣東珠江電線電纜生產(chǎn)為例，每道工序防氧化控制的主要方法。
1.1銅桿進(jìn)廠前運(yùn)輸、檢測及儲(chǔ)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(jìn)廠前運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(shí)銅桿表面完好無氧化發(fā)黑，而到達(dá)電纜企業(yè)用戶面前時(shí)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(jìn)廠檢驗(yàn)基本依照GB/T 3953-2009或電纜企業(yè)企標(biāo)，有嚴(yán)格的程序。銅桿的儲(chǔ)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(chǔ)存管理辦法，在銅桿儲(chǔ)存時(shí)，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(diǎn)往往受到電纜企業(yè)的忽視。在車間領(lǐng)用銅桿時(shí)一定要逐個(gè)銅桿卷進(jìn)行肉眼檢查是否有發(fā)黑現(xiàn)象，從生產(chǎn)源頭加以控制。
1.2銅桿拉絲工序的控制
本階段以電力電纜最常用的8mm銅桿為例，如今拉絲時(shí)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(duì)應(yīng)規(guī)格的模具，切不可過小，如過小會(huì)強(qiáng)制使金屬銅的晶格變異，加劇金屬溫度的急劇上升。
在開機(jī)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(dòng)(顫動(dòng)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(shí)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(shí)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?yàn)橄鱼~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(huì)潛在氧化的風(fēng)險(xiǎn)。
1.3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(jī)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(diǎn)，再啟動(dòng)機(jī)器。
一般電纜企業(yè)會(huì)在絞合工序(框絞機(jī)、籠絞機(jī))中施加抗氧劑，抗氧劑的配方是0.3%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(fèi)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(jī)運(yùn)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(duì)低壓電纜影響尚低，對(duì)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(chǔ)存后，金屬銅晶格形態(tài)已基本穩(wěn)定�；瘜W(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(dòng)前，調(diào)整收放線張力，保證設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)。
二、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，采用廣東珠江電線電纜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(yùn)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(jī)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(shí)，加強(qiáng)業(yè)務(wù)培訓(xùn)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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