尼霍夫大拉機退火接觸帶損壞原因分析及改進

余 琪，史志蘭

（1.江西銅業加工事業部，江西 南昌 330096；2.江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

尼霍夫大拉機退火接觸帶損壞原因分析及改進

余 琪1，史志蘭2

（1.江西銅業加工事業部，江西 南昌 330096；2.江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

針對尼霍夫大拉機退火接觸帶損壞進行機理分析，通過持續技術設計創新及優化，成功解決了退火接觸帶成為制約生產的技術“瓶頸”問題，大拉銅線表面光亮，缺陷少，退火接觸帶損傷小，壽命長，延長了生產周期，成本能耗低，推廣價值良好。

銅大拉線；Niehoff；退火接觸帶；損壞；措施

1 引言

江西銅業加工事業部銅材公司于2003年從德國尼霍夫機器制造有限公司引進了四條連續在線退火雙頭銅大拉機，產能12萬t/年。該生產線主要由放線、拉絲、在線退火、收線四個部分組成，在線退火是整條生產線的核心。而退火接觸帶是在線退火的重要部件，也是主要易損件。目前退火接觸帶主要有退火鎳帶和退火銅帶。

退火接觸帶損壞問題直接影響著生產線的生產效率、生產成本以及產品質量，因而成為國內外連續在線退火雙頭銅大拉生產線用戶共同關注的課題。多年來，為確保整條生產線長周期連續運行，確保產品質量，我們一直致力于研究退火接觸帶損壞原因及改進措施，并取得了一定的成效。

2 在線退火機主要結構原理

德國尼霍夫機器制造有限公司制造的連續在線退火雙頭銅大拉機的在線退火機，主要有交流退火和直流退火兩種，使用較多的是交流退火機，采用交流連續在線退火型式的退火機，使用四個退火輪。在線退火機主要由導向輪、退火輪（接觸輪）、保護槽、冷卻槽、風干系統等組成［1］，如圖1所示。

在線退火機的工作原理是當導線在退火輪上接觸通過時，銅線上就有電流通過，因為銅線本身電阻的存在，電能轉變成熱能加熱自身，實現了退火［2］。正常生產時，四個退火輪通有低電壓高電流的電，銅線從四個退火輪上的退火接觸帶上繞過，從而使銅線通電加熱。整個生產過程中，退火接觸帶的工作條件十分惡劣，高溫以及與銅線之間的高速摩擦。

圖1 退火機結構及等效電路圖

3 損壞原因分析及改進措施

3.1 損壞形式分析

銅線生產過程中會產生銅粉，退火過程高溫狀態下產生的銅粉燒結粘合在退火接觸帶表面，形成疤狀；另外，銅線與退火接觸帶相互高速摩擦，易使退火接觸帶表面產生槽痕。銅線經過疤狀或者槽痕的退火接觸帶，易磨傷銅線，使銅線表面產生毛刺，此時，不宜繼續生產，必須及時更換，否則影響產品質量。圖2所示為損壞的退火接觸帶實例。

生產初期，退火接觸帶使用壽命一直都很短，需頻繁更換退火接觸帶，直接影響到了生產的連續性、穩定性、安全性，更換一根退火接觸帶需停產1h，且需拆裝退火輪，工藝停機時間長，員工勞動強度大，不安全系數高，同時更換退火接觸帶還增加了開機的廢線。

圖2 退火接觸帶常見損壞形式

3.2 損壞原因分析及改進措施

退火接觸帶損壞的影響因素很多且極為復雜，主要包括生產工藝、退火接觸帶的質量、設備狀況、操作方法等，但實質上是退火接觸帶所受機械力、導電、熱應力不均勻等造成的，其改進措施即最大可能地使退火接觸帶受力、導電、受熱均勻化和合理化。

3.2.1 優化拉絲、退火生產工藝

在銅大拉線生產過程中拉絲和退火工藝設置不當，都將損壞退火接觸帶，主要表面為以下兩個方面。

（1）拉絲生產工藝：拉絲配模、拉絲乳液的配置不合理，將增加銅線拉伸過程中的銅粉量，增多了銅線表面毛刺等缺陷，表面帶有銅粉或者毛刺的大拉銅線進入退火階段，高溫、高速等惡劣環境，易將銅線表面的毛刺和粘附的銅粉與退火接觸帶接觸，從而與退火接觸帶燒結而形成結疤。為了延長退火接觸帶的使用壽命，需要合理控制拉絲配模，將少拉絲配模的減縮率［3］，合理控制拉絲乳液的濃度，濃度穩定才能保證乳化液的潤滑性能［4］，實際生產中濃度控制在10%～12%。另外因低氧銅桿坯的內在質量缺陷及后續拉制過程中出現的質量缺陷，導致銅桿線表面出現毛刺［5］，合理控制原料的使用。

（2）退火生產工藝：接觸式在線退火是通過低電壓高電流使銅線加熱，而為了確保退火質量，必須合理控制退火電壓即退火溫度，通過實驗證明（如圖3退火電壓與銅線延伸率的關系），銅線的伸長率與退火電壓的關系是隨著退火電壓的增加延伸不斷增加，但是當增加到一定程度的時候，延伸率隨著退火電壓的增加而降低，此時銅線已經過燒，這樣提高了退火接觸帶的溫度，易使退火接觸帶逐漸燒傷，同時銅線更易粘附在退火接觸帶上，從而產生結疤。為了延長退火接觸帶的使用壽命，必須調整退火電壓，使其處于峰值狀態，從而確保了銅線的延伸率，還保護了退火接觸帶。

圖3 退火電壓與銅線延伸率的關系

3.2.2 退火接觸帶的合理裝配及控制

尼霍夫銅大拉機退火接觸帶裝配圖，如圖4所示，退火接觸帶安裝在3/7接觸環與5/8壓緊環之間，通過螺桿緊固使接觸環和壓緊環壓緊退火接觸帶，其退火接觸帶的裝配直接影響使用壽命。退火接觸帶是開口的圈狀，根據退火輪的尺寸需要合理控制接觸帶的長短，使用過程中，退火接觸帶接觸不好，導電不均，極易產生銅線打火、受熱不均等不良現象，從而產生退火接觸帶結疤、接頭處起槽，縮短了退火接觸帶的使用壽命。

退火接觸帶裝配中必須確保其良好穩定，延長其使用壽命，主要包括以下幾個方面。（1）退火接觸帶的接頭空隙必須控制在0.3～0.5mm，接頭必須打磨平整，避免因接觸帶表面不平而影響導電不均。（2）安裝、拆卸過程要輕拿輕放，嚴禁使用鐵錘等物品敲擊。（3）更換退火接觸帶必須對接觸環、壓緊環使用百潔布打磨，去除氧化皮，然后使用導電膏，提高導電效果。（4）安裝退火接觸帶使用18NM的扭矩扳手緊固螺桿，確保螺桿受力均勻。

3.2.3 退火導輪、接觸帶的規范管控

因導輪、退火輪問題造成銅線在退火輪表面各點的線速度不一致，使銅線在退火輪上時緊時松，改變了銅線在接觸帶上的包角和接觸長度，使兩者的接觸電阻時大時小，因而大電流退火銅線上的電流密度也時大時小［6］，易使銅線產生打火，造成退火接觸帶結疤。通過規范退火導輪、接觸帶等的檢查和標準化安裝，合理控制收線張力等措施，確保其精確運行，提高穩定性，延長使用壽命。

4 結束語

為有效地防止和減少退火接觸帶的損壞，針對尼霍夫大拉機生產線退火接觸帶損壞機理進行分析和研究，特別是對退火接觸帶進行技術裝備設計創新及優化，大幅提升生產效率。 目前，提高了產品質量，退火接觸帶壽命長（使用壽命由原來的120t/根延長到500t/根），生產維修成本低，其推廣應用價值良好。

［1］李安, 魏宗平, 王勇, 等. 大電流電阻式銅線材連續退火裝置的設計與研究[J]. 有色金屬加工, 2008(2):56-58.

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［3］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.

［4］楊國富. 淺談銅拉絲潤滑油的管理與控制[J]. 銅業工程, 2012(3):5-7.［5］陳輝明, 李明茂, 汪建華, 等. 低氧銅桿線銅粉剝離原因分析及其對策措施[J]. 有色金屬科學與工程, 2014(6):83-88.

［6］姚長濱. 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.

Analysis on Causes and Improvement Measures of Annealing Contact Bands Damage of Niehoff Rod DrawingMachine

YU Qi1, SHI Zhi-lan2
（1. Processing Business Divisionof Jiangxi Copper Corporation, Nanchang 330096, Jiangxi, China; 2. Guixi Smelter, Jiangxi Copper Corporation, Guixi 335424, Jiangxi, China）

This paper analyzesthe mechanismfailure of the annealing contact bands of the Niehoff rod drawing machine. Through the continuous innovation and optimization of technical design, it successfully resolved the "bottleneck" technical problem which limited the production by annealing contact bands. The copper wire surface is bright with few defects, and the annealing contact band is with smaller damage and longer life, which can prolong the period of production, and reduce the costs and energy consumption, so it has a good promotion value.

copper wire；Niehoff；contact bands；damage；measure

TG34；TG156.2

B

1009-3842（2016）06-0019-03

2015-10-01

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