MM85大拉机生产铜线内圈氧化分析及改进

余琪，彭丽军，章文槐

(1.江西铜业集团公司铜材有限公司，江西贵溪 335424;2.北京有色金属研究总院，北京 100088)

MM85大拉机生产铜线内圈氧化分析及改进

余琪1，彭丽军2，章文槐1

(1.江西铜业集团公司铜材有限公司，江西贵溪 335424;2.北京有色金属研究总院，北京 100088)

通过对Niehoff连续在线退火双头大拉多年的生产实践经验的摸索，找到了消除大拉铜线的内圈氧化缺陷的解决办法，消除了产品的内圈氧化缺陷，解决了生产的“瓶颈”问题。并对退火工艺和设备进行了优化，提高了铜线的线表质量。

Niehoff;退火;内圈;氧化;措施

1 引言

随着电线电缆行业的蓬勃发展，各种生产铜线的设备像雨后春笋一样出现，2002年4月，在德国多赛尔多举行的国际电线电缆展览会上有来自42个国家展出了当今电线电缆行业的最新设备、材料、技术，许多新型的拉伸机也不断涌现［1］。随着现代化生产管理的需要，采用高速、高效生产设备，提高产品质量、降低能耗和生产成本，是电线行业自身发展的需要，拉伸设备的选择也越来越多［2-3］。

尼霍夫盘式收线铜大拉机(MM85)是德国尼霍夫公司生产的，它是目前最先进的大拉线生产设备，它具有生产速度快、生产的产品线表质量好、退火性能均匀等优点。但产品内圈氧化的问题是这类机型最大的设计缺陷，包括生产商在内的很多厂家都无法彻底解决这个难题。

2 内圈氧化的表现形式

首先简要介绍一下MM85 Niehoff连续在线退火双头大拉机的生产工艺流程:

Ø8.0 mm铜杆→放线→消音箱→拉丝箱→定速轮→退火→吹干→张力箱→收线机→包装。

Ø8.0 mm铜杆经热熔焊接通过放线架导入消音箱进行矫直，进入拉丝箱进行拉伸生产成硬态铜线，硬态铜线进入退火系统经过加热、保温、冷却对铜线进行退火，形成软态铜线，经过吹干装置将附着在铜线表面的液体吹干。

在大拉生产过程中，退火质量的好坏直接影响产品等级，因此退火系统的工艺控制是整条生产线的核心之一。退火工艺、设备控制不当可能产生硬线、延伸不均、氧化等缺陷，其中氧化的主要表现是整体氧化、表面氧化、氧化斑点、间断性氧化、内圈氧化。

内圈氧化产品出现在每盘铜线的内圈(产品的最底层)，大约有3～5圈，呈暗红色，甚至是发黑。

3 内圈氧化的形成

铜线退火后出现表面变色、发黑的现象，可以认为是一种腐蚀过程［4］。根据金属的腐蚀理论，金属腐蚀是金属表面或界面上进行的化学或电化学多相反应，使金属转入了氧化状态。

铜在空气中的氧化，常温下就可以进行，在铜表面生成一层很薄的氧化膜［5-6］。那么在高温退火过程中氧与铜可以发生如下反应:

氧气不足时:2Cu+O2→2Cu2O(红色)

氧气充足时:2Cu+O2→2CuO(黑色)

整条生产线采用PC控制，设置好产品的生产长度，达到设定长度时自动停机，需要人工更换线盘，此时需要停机5min左右。在退火炉内部分铜线处于保护性气氛中，以免铜线氧化，在停机过程中，退火炉内处于非保护性气氛中的铜线已经经过了加热升温的过程，导致裸露在空气中的铜线因高温从而产生了铜线的局部氧化，此段氧化线进入线盘就在产品内侧，造成了铜线内圈氧化。

4 预防措施

根据上述对内圈氧化形成理机的分析，实际生产中应严格控制以下几点。

4.1 退火率的控制

Niehoff大拉机退火工艺主要包括开机提速阶段退火、正常生产阶段退火、停机降速阶段退火，提速、降速阶段的退火率控制太高易使停机阶段的退火炉内和铜线本身的温度过高，导致裸露在空气中的铜线氧化，提速、降速阶段的退火率控制过低易使开停机退火率不足，产生硬线。需要通过合理控制开机和停机段的退火率，使停机温度低而又不产生硬线，降低铜线的内圈氧化。

4.2 冷却液的控制

通过控制冷却液的流量及压力来改善开机瞬间空气的吸入，冷却液流量和压力过低时，开机会因冷却液密封不足导致带入空气，直至生产正常时液位才能正常。对氮气槽底部的冷却液回流管道必须密封于冷却液池内，以免开机吸入空气，产生铜线的局部氧化。

4.3 退火结构的优化

铜线内圈氧化主要是因停机阶段铜线缺乏惰性保护，使之与氧气相触，产生了局部氧化。根据Niehoff大拉机R560的退火特征进一步分析，退火炉前段增加了惰性气体保护装置，加强了惰性气体的保护作用，并经过有效分析、测量制定箱体，采用PC控制氮气，确保铜线在停机阶段也处在保护性气氛中，从而彻底消除了铜线内圈氧化问题。

图3 改造后的退火炉

5 结束语

铜线内圈氧化现象主要是由停机阶段铜线裸露在高温空气中的氧化腐蚀引起的。

通过上述工艺及设备等方面的改进措施，较为彻底解决地解决了铜线的内圈氧化的设计缺陷，提高了铜线的产品质量，从而更好地满足了客户的需求。

［1］张杰.再谈拉丝机的新发展［J］.电线电缆，2003(3):11-14.

［2］唐崇健，蔡如明，张华荣，等.国内外铜大拉机的性能比较及其改进建议［J］.电线电缆，2009(4):40-45.

［3］张杰.再谈拉丝机的新发展［J］.电线电缆，2003(03):11-14.

［4］姚长滨，孙海波，刘福德，等.大拉线机生产退火铜线质量问题的探讨［J］.电线电缆，2000(2):44-46.

［5］王祝堂，田荣璋.铜合金及其加工手册［M］.长沙:中南大学出版社，2002.

［6］居敏刚，李耀群，曹建国.铜及铜合金棒、线材生产技术［M］.北京:冶金工业出版社，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，江西临川人，主要从事铜杆线的生产以及管理工作。E-mail:fishjx1029@163.com