MM85大拉機生產銅線內圈氧化分析及改進

余琪，彭麗軍，章文槐

(1.江西銅業集團公司銅材有限公司，江西貴溪 335424;2.北京有色金屬研究總院，北京 100088)

MM85大拉機生產銅線內圈氧化分析及改進

余琪1，彭麗軍2，章文槐1

(1.江西銅業集團公司銅材有限公司，江西貴溪 335424;2.北京有色金屬研究總院，北京 100088)

通過對Niehoff連續在線退火雙頭大拉多年的生產實踐經驗的摸索，找到了消除大拉銅線的內圈氧化缺陷的解決辦法，消除了產品的內圈氧化缺陷，解決了生產的“瓶頸”問題。并對退火工藝和設備進行了優化，提高了銅線的線表質量。

Niehoff;退火;內圈;氧化;措施

1 引言

隨著電線電纜行業的蓬勃發展，各種生產銅線的設備像雨后春筍一樣出現，2002年4月，在德國多賽爾多舉行的國際電線電纜展覽會上有來自42個國家展出了當今電線電纜行業的最新設備、材料、技術，許多新型的拉伸機也不斷涌現［1］。隨著現代化生產管理的需要，采用高速、高效生產設備，提高產品質量、降低能耗和生產成本，是電線行業自身發展的需要，拉伸設備的選擇也越來越多［2-3］。

尼霍夫盤式收線銅大拉機(MM85)是德國尼霍夫公司生產的，它是目前最先進的大拉線生產設備，它具有生產速度快、生產的產品線表質量好、退火性能均勻等優點。但產品內圈氧化的問題是這類機型最大的設計缺陷，包括生產商在內的很多廠家都無法徹底解決這個難題。

2 內圈氧化的表現形式

首先簡要介紹一下MM85 Niehoff連續在線退火雙頭大拉機的生產工藝流程:

?8.0 mm銅桿→放線→消音箱→拉絲箱→定速輪→退火→吹干→張力箱→收線機→包裝。

?8.0 mm銅桿經熱熔焊接通過放線架導入消音箱進行矯直，進入拉絲箱進行拉伸生產成硬態銅線，硬態銅線進入退火系統經過加熱、保溫、冷卻對銅線進行退火，形成軟態銅線，經過吹干裝置將附著在銅線表面的液體吹干。

在大拉生產過程中，退火質量的好壞直接影響產品等級，因此退火系統的工藝控制是整條生產線的核心之一。退火工藝、設備控制不當可能產生硬線、延伸不均、氧化等缺陷，其中氧化的主要表現是整體氧化、表面氧化、氧化斑點、間斷性氧化、內圈氧化。

內圈氧化產品出現在每盤銅線的內圈(產品的最底層)，大約有3～5圈，呈暗紅色，甚至是發黑。

3 內圈氧化的形成

銅線退火后出現表面變色、發黑的現象，可以認為是一種腐蝕過程［4］。根據金屬的腐蝕理論，金屬腐蝕是金屬表面或界面上進行的化學或電化學多相反應，使金屬轉入了氧化狀態。

銅在空氣中的氧化，常溫下就可以進行，在銅表面生成一層很薄的氧化膜［5-6］。那么在高溫退火過程中氧與銅可以發生如下反應:

氧氣不足時:2Cu+O2→2Cu2O(紅色)

氧氣充足時:2Cu+O2→2CuO(黑色)

整條生產線采用PC控制，設置好產品的生產長度，達到設定長度時自動停機，需要人工更換線盤，此時需要停機5min左右。在退火爐內部分銅線處于保護性氣氛中，以免銅線氧化，在停機過程中，退火爐內處于非保護性氣氛中的銅線已經經過了加熱升溫的過程，導致裸露在空氣中的銅線因高溫從而產生了銅線的局部氧化，此段氧化線進入線盤就在產品內側，造成了銅線內圈氧化。

4 預防措施

根據上述對內圈氧化形成理機的分析，實際生產中應嚴格控制以下幾點。

4.1 退火率的控制

Niehoff大拉機退火工藝主要包括開機提速階段退火、正常生產階段退火、停機降速階段退火，提速、降速階段的退火率控制太高易使停機階段的退火爐內和銅線本身的溫度過高，導致裸露在空氣中的銅線氧化，提速、降速階段的退火率控制過低易使開停機退火率不足，產生硬線。需要通過合理控制開機和停機段的退火率，使停機溫度低而又不產生硬線，降低銅線的內圈氧化。

4.2 冷卻液的控制

通過控制冷卻液的流量及壓力來改善開機瞬間空氣的吸入，冷卻液流量和壓力過低時，開機會因冷卻液密封不足導致帶入空氣，直至生產正常時液位才能正常。對氮氣槽底部的冷卻液回流管道必須密封于冷卻液池內，以免開機吸入空氣，產生銅線的局部氧化。

4.3 退火結構的優化

銅線內圈氧化主要是因停機階段銅線缺乏惰性保護，使之與氧氣相觸，產生了局部氧化。根據Niehoff大拉機R560的退火特征進一步分析，退火爐前段增加了惰性氣體保護裝置，加強了惰性氣體的保護作用，并經過有效分析、測量制定箱體，采用PC控制氮氣，確保銅線在停機階段也處在保護性氣氛中，從而徹底消除了銅線內圈氧化問題。

圖3 改造后的退火爐

5 結束語

銅線內圈氧化現象主要是由停機階段銅線裸露在高溫空氣中的氧化腐蝕引起的。

通過上述工藝及設備等方面的改進措施，較為徹底解決地解決了銅線的內圈氧化的設計缺陷，提高了銅線的產品質量，從而更好地滿足了客戶的需求。

［1］張杰.再談拉絲機的新發展［J］.電線電纜，2003(3):11-14.

［2］唐崇健，蔡如明，張華榮，等.國內外銅大拉機的性能比較及其改進建議［J］.電線電纜，2009(4):40-45.

［3］張杰.再談拉絲機的新發展［J］.電線電纜，2003(03):11-14.

［4］姚長濱，孫海波，劉福德，等.大拉線機生產退火銅線質量問題的探討［J］.電線電纜，2000(2):44-46.

［5］王祝堂，田榮璋.銅合金及其加工手冊［M］.長沙:中南大學出版社，2002.

［6］居敏剛，李耀群，曹建國.銅及銅合金棒、線材生產技術［M］.北京:冶金工業出版社，2009.

Analysis and Improvement on Copper Wire Inner Circle Oxidation of MM85 Drawing Machine

YU Qi1，PENG Li-jun2，ZHANG Wen-huai1
(1.JCC Copper Products Company Limited，Guixi，Jiangxi 335424，China; 2.General Research Institute for Nonferrous Metals，Beijing 100088，China)

Through the research on many years＇practical experience of the Niehoff on line continuous annealing double-headed copper rod drawing machine，a settlement method of eliminate drawing machine＇s inner circle oxidation was found which also eliminated the defects of inner circle oxidation in final products and solved the"bottleneck"production problem.Through optimized the annealing processes and equipment，the surface quality of copper wire was improved.

Niehoff;annealing;inner circle;oxidation;measure

TG356.4+7

B

1009-3842(2012)05-0004-02

2012-06-10

余琪(1984-)，男，江西臨川人，主要從事銅桿線的生產以及管理工作。E-mail:fishjx1029@163.com