1、无 锡 工 艺 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 1 拉线机退火装置的结构及工作原理浅析 电缆（专） 103 姜卫 摘要 退火是一种 金属热处理工艺 ，指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却。 退火目的： 改善或消除钢铁在铸造、锻压、轧制和焊接过程中所造成的各种组织缺陷以及残余应力，防止工件变形、开裂； 软化工件以便进行切削加工； 细化晶粒，改善组织以提高 金属材料 的机械性能 。在电缆行业中导体金属退火能提高导电率 。拉线机退火装置 较多， 快速的退火装置有利于拉线机的生产效率的大幅度提高。 在实际生产过程中，我们在现有的基础上希望可以得到最大化的经济效益；这
2、需要我们操作人员对拉线机退火装置 结构的认识 和 原理的了解， 更有效的为生产节约成本。通过相关培训， 方可走入工作岗位。本文将详细的介绍退火的工作原理，装置的结构和退火设备系统的运转。 关键词 退火原理 退火温度 退火形式 加热设备 无 锡 工 艺 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 2 Abstract Annealing is a kind of metal heat treatment process, refers to the metal is heated to a definite temperature slowly, keep enough time, and then
3、 to appropriate speed cooling. Annealing objective: to improve or eliminate iron and steel in casting, forging, rolling and welding process caused by all kinds of tissue defects and residual stress, to prevent the deformation and crack; In order to soften the workpiece cutting processing; Refining g
4、rain, improve the organization in order to improve the mechanical properties of the metal materials. In the cable industry conductor metal annealing can improve the conductivity. Drawer annealing device is more, rapid annealing device to pull machine production efficiency increased significantly. In
5、 the actual production process, we on the existing basis hope to maximize economic benefits; This we need to operating personnel to drawer annealing device structure of knowledge and understanding of the principle, more effective for production cost saving. Through the related training, can walk int
6、o jobs. This paper introduced in detail the working principle of annealing, device structure and annealing equipment system operation. Key word Annealing principle； Annealing temperature ； Annealing form； Heating equipment 无 锡 工 艺 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 3 目 录 一、 前言 . 二、 拉线机退火装置的形式 . 1、 两段式退火形式 . 错误 !未定
7、义书签。 2、 三段式退火形式 . 错误 !未定义书签。 3、 三角形退火 . 错误 !未定义书签。 4、 连续退火参数计算 . 错误 !未定义书签。 5、 . 错误 !未定义书签。 6、 . 错误 !未定义书签。 三、 拉线机退火的方法 . 10 1、 热管式 . 10 2、 感应式 . 10 3 接触式大电流退火 . 10 四 、 退火温度 . 12 1、 金属理论退火温度 . 13 2、 退火设备的各段温度确定 . 14 3、 ， 无 锡 工 艺 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 4 一 、 前言 本文将着重阐述铜导体 和铝导体 的 原理及 连续退火装备方面的几个关键环节。由于电线
8、电缆产品中的铜导体如 :通讯电缆、塑力缆、 船用电缆 、 航天电缆 、高压电 缆、 海缆 、 特种电缆 、 电磁线等等，几乎都要求导体为经过退火的 软线芯，最基本的要求其表面光亮，不氧化，不允许烧伤，延伸率均匀 ，金属材料有很好的导电能力，很好的弯曲能力。 有些产品要求导体具有特殊的柔软度等等，无论 采用什么样的方式进行退火，如 热管式 退火 、感应式退火或者目前普遍采用的 接触式 大电流 退火，其最终目的都要求 导 线必须达到电缆产品所需的导体性能。 拉线机退火装置在生产过程中遇到很多问题。例如 1、 如何控制退火时，各段设备的温度； 2、 如何控制到现在退火设备中的退火时间； 3、 如何控
9、制导线行进的速度； 4、 如何设计退火设 备退火段的长度； 5、 退火后的导体出现退火不均以及未完全退火等。这些都是涉及到如何设计 、 控制 、 使用 、 组合得到最终我们想要的产品，而又消耗最少的的社会资源。 而现在，最严重的问题正是缺乏专 业技术人员，这也是我选择这个岗位的原因。本文将逐一介绍 拉线机退火装置的 主要部件的结构并分别解析他们的工作原理，从而让大家初步的认识一下这个行业的加工技术。 无 锡 工 艺 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 5 二 、 拉线机退火装置的形式 1、 两段式退火 有预热段和退火段组成的二段式退火，其加热温度分别为 200摄氏度和500550摄氏度，二
10、段式退火形式，主要用于大拉机 连续退火装置 2、三段式退火 有预热段 、 退火段 、 再热段组成的三段式。采用再热段的目的主要使导线表面的水渍加速挥发和干燥。并使退火后的导线表面光亮，三段式退火主要用于大型拉线机连续退火装置 由图 1 所示，设加于上接触导轮 A 和下接触导轮 B的直流电压、电流为 U 退和 U 总 .则三角形区域上的电压、电流之间应具有如下关系 : 无 锡 工 艺 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 6 加热段长度之间的关系 : 加热电压、加热电流与铜线的线径、线速、加热段的长度及加热段二端的温 度在略去热损失的条件下 (理想状态 )有如下关系 : 现将公式 (4)代人公
11、式 (1)就可以相应得出预热段、干燥段的长度，因为连续退火装置在设计时退火段的长度是给定的，一般取 1200-1800，其各加热段的温度也是基本确定的，如拉线机的出线温度一般在 50 左右，退火段温度需 550 ，则预热段温度约在 180 -200 (在空气中不氧化温度 )，千燥温度约在 50 左右，但通过改变预热段的长度可调节干燥段的出线温度，在一定范围内预热段放长 ，干燥段温度降低，反之则反。 当上述工艺条件确定后，将数据代人公式 (4)(5)即可得出退火电流及退火电压。 无 锡 工 艺 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 7 由上述公式 (7)可知，退火电压仅与线速度有关而与线径无关
12、，并且公式 (7)是连续退火装置电气设计的基本依据。 3、 三角连续退火 瑞 有预热段 、 退火段和再预热段三个区段组成，在机械和电气都构成三角形，称三角形退火，这样距离很短，从而避免了线材的抖动和避免接触烧出斑痕。 4、连续退火参数计算 连续退火参数计算 连续退火参 数有：退火电压，退火电流，退火温度，退火速度及接触轮直径。 （ 1） 退火电压 电流的计算 根据能量守恒定律，退火电流加热线材产生热量按下式计算： Q1=I2Rdt (1) 式中 Q1 电流通过导体产生热量（） _退火电流 （ A） R_金属线材电阻（ ） dt_电流通过线材时间的微分 (S) 线材退火时所需的热量 Q2=cv
13、dT=cSL dT 无 锡 工 艺 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 8 式中 Q2_退火金属线材所需热量 （ J） C_线材比热容（铜的比热容 c=393J/kg.k） V_退火线材的体积（ cm3） S_导体截面积（ cm2） L_预热段或退火段长度（ cm） _密度（ cu=8.9g/cm3） dT_线材温度变量的微分（ ） 若不计热量损失，则 dt=cSL dT 无 锡 工 艺 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 9 铜导体为什么需要退火软化处理？ 电线电缆导体经冷拔加工后，均存在硬化现象，抗拉强度和屈服强度明显 增加，塑性和韧性普遍降低，伸长率的变化尤为显著。欲消除冷拔硬化
14、现象，提高延伸率，就必须进行退火处理，以消除内部应力及缺陷，使之恢复到冷加工前的物理及机械性能。如铜导体经 550 退火处理后，导线柔软，不易被拉断。同时，导体的电阻率降低约 2.1，减小了线路损耗。因此，退火软化是电线电缆及漆包线生产过程的主要环节之一。 三、 拉线机退火的方法 常用的退火方法和工艺有：（ 1）真空退火炉；（ 2）热管式退火炉；（ 3）接触式大电流退火炉；（ 4）感应式退火炉。其中，接触式大电流退火炉又分为电刷传输电流式退火炉和水银传输电流 式退火炉。下面逐一分析这几种退火方法和工艺的优缺点，以便于用户在选择退火设备时作参考。 (一 ) 、 热管式退火炉 热管式退火炉也是比较
15、传统的退火工艺，其设备的结构示意图如图 2所示。它主要有：不锈钢管、加热棒、测温热电偶、冷却水及导轮组成。 无 锡 工 艺 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 10 热管式退火炉 优点 ： 技术简单，设备简陋，设备投资低，对操作人员要求低，能够实现多头退火。 缺点 ： 耗电量大，退火一吨铜丝耗电在 225度电以上；无法实现退火速度自动跟踪；穿线麻烦，设备庞大。 建议：由于能耗大，生产成本高，产品竞争能力低，建议尽快淘汰，采用新技术。 (二 )感应式退火炉 图 7为感应式退火机工作原理示意图。它主要有感应电源、感应圈、导轮 1、导轮 2等组成。 感应式退火炉 缺点：由于电力电子器件的功率有限，感应电源的功率还达不到高速大拉机连拉连退配套的退火要求；其次，多股高速感应式退火机的除水干燥还需要进一步完善。 建议：尽快定型多头感应式退火机，以满足市场求；其次，采用多单元感应电源并联的方法提高感应电源的输出功率，以适应高速大拉机连拉连退配套的退火要求。
