FRIGECO大拉机导电轮改善

赵志兵 唐建波

摘要：

铜杆导体经过拉丝机拉拔加工后，其物理性质发生了显著变化，使得铜杆导体的抗拉强度和屈服强度都得到了明显增加。这意味着在拉拔加工后，铜杆导体在受力时能够更好地承受拉力，同时具有更高的抗变形能力。为了进一步改善铜杆导体的性能，进行退火处理是必要的。退火处理能够消除内部应力和缺陷，并恢复物理和机械性能。通过退火处理，铜杆导体的结晶结构得到重组，晶粒尺寸得以调整，从而提高了导体的导电性能和机械强度。

关键词：拉伸、退火、软化

前言

随着科技的发展和市场竞争的加剧，产品质量的稳定性与生产效率已成为企业生存和发展的关键因素。南京华新有色金属有限公司在生产软铜线的过程中，大拉软化机导电轮的温度过高，成为了一个长期存在的问题。过高的温度会导致导电轮磨损加剧和铜线起始阶段氧化变色，从而影响产品质量和生产效率。为了解决这一问题，生产技术人员决定对大拉软化机导电轮进行降低温度改造。

一、拉丝机分类

拉丝机被广泛应用于单斗、双头和多头拉丝机中，以提高生产效率和产品质量。在工作原理方面，滑动式和非滑动式是两种常见的机制。滑动式拉丝机通过在导电轮和铜线之间产生摩擦力来实现拉丝过程。这种机制适用于较大直径的铜线，但可能会导致一些磨损和热量产生。而非滑动式拉丝机则采用电磁感应原理，通过电磁场的作用将铜线牢固地固定在导电轮上，以减少摩擦和热量产生。

根据拉丝机的级别，可以区分不同规格和能力的设备。铜大拉丝机模数是一个重要的指标，它表示每次拉拔铜线的减小程度。常见的铜大拉丝机模数包括9模、11模、13模和15模，其中模数越大，拉拔过程中的减径程度越大。

铜线的生产工艺流程包括多个步骤。首先，Φ8mm光亮铜杆经过放线，即将铜杆从盘上放下，接下来进行拉拔操作，通过连续的拉拔过程逐渐减小铜线的直径。在拉拔过程中，经常需要进行在线退火，即通过加热和冷却来调整铜线的性能和结构。冷却和吹干步骤旨在使铜线迅速冷却并去除表面水分。最后，将拉拔好的铜线收线，并将成品储存入库。

FRIGECO大拉机导电轮的改善使得整个铜线生产工艺更加高效和可靠。它的设计和性能优化可以提供更稳定的拉丝过程，减少磨损和能源消耗。同时，它也可以提供更好的线材质量控制，确保生产出符合要求的铜线产品。

二、意大利 FRIGECO 大拉机工艺原理及性能

1.意大利 FRIGECO 大拉机性能

如下表所示：

表1 模双头拉丝机性能表（90%生产效率）

线径 （mm）	截面积（mm2）	速度（m/s）	产量/小时(kg/h)	产量/年（T/a）	电机功率（kW）	线数
1.45	1651	35	3344	28896	348	2
1.6	2011	35	4072	35183	401	2
1.8	2545	35	5154	44529	463	2
2.0	3142	32	5817	50262	492	2
2.2	3801	28	6159	53215	458	2
2.6	5309	24	7374	63707	466	2
2.8	6158	18	6414	55414	382	2
3.0	7069	15	6135	53011	339	2
3.2	8042	15	6981	60314	347	2

2.FRIGECO 大拉机结构工况

FRIGECO 拉丝机主要为非滑动式的，使用独立电机系统，有以下特点：

（1）拉丝机。①可变性：机器对于不同范围的线材使用不同的减面率使之获得最优的线材而且可以延长模具的寿命。②能量消耗：最小的滑动，因而可以降低热量及可以降低由于线材与鼓轮之间摩擦而损失的能量。后面的拉丝鼓轮与电机直接耦合，避免了使用齿轮箱，在一些情况下这样可以降低总能量消耗。③当使用较少的鼓轮，最后的拉丝鼓轮可以关闭使能量减少到最低。④线材质量：低的线材在鼓轮上的滑动减少线材的磨损可以很明显地提高线材的质量。⑤拉丝模座设计为将拉丝模处在高压润滑空间。

（2）FRIGECO 连续退火装置FRIGECO 退火装置结构可分为立式和卧式的，退火电流为交流退火。①退火后线材通过高压冷却剂喷嘴冷却。②在冷却后线材经过一个充满压缩气体的双模装置干燥。③退火采用氮气或蒸汽保护。

（3） FRIGECO 放线装置。①自动成圈收线。②单盘收线。③双盘收线。

三、FRIGECO大拉机导电轮改善实践分析

1.改造前存在的问题

改造前主要存在以下几个方面的问题：

（1）短暂停机在启动时，导电轮上的铜线出现明显的氧化变色现象，如图一所示。这种氧化变色可能是由于导电轮长时间未使用，导致铜线表面暴露在空气中，与氧气发生反应而产生的。氧化变色不仅使导电轮的外观不美观，还可能影响导电性能，导致电能传输不畅或发生能量损失。

（2）在高速生产时，生产速度偏低，导致导轮温度升高，铜线出现变色现象。这可能是由于生产速度过快导致导轮摩擦增加，摩擦产生的热量无法迅速散发，导致导轮温度升高。高温环境下，铜线容易氧化变色，进一步影响导电性能和生产效率，如图二

软化机内部组成

图一、铜线氧化变色

 

图二 导电轮温度过高

                    

2.改造目标

本次改造的主要目标包括以下几个方面：

（1）降低导电轮温度：优化导电轮结构和调整冷却参数是降低导电轮温度的有效措施。通过对导电轮结构进行改进，可以增加散热面积，提高热量传递效率，从而降低轮体温度。

（2）减少导电轮磨损：导电轮磨损是导致设备性能下降和寿命缩短的主要原因之一。为了减少导电轮的磨损，可以采取多种措施。首先，优化设备运行环境，减少灰尘、颗粒物等对导电轮表面的侵蚀，降低磨损速度。其次，改善导电轮的材质选择和加工工艺，选择硬度高、耐磨损的材料，并采用表面处理技术提高导电轮的耐磨性能。

（3）提高生产效率：改造后的导电轮能够降低故障率，从而减少维修时间，提高生产效率。通过优化导电轮的结构和材料，可以提高其可靠性和耐用性，减少故障发生的可能性。此外，改进设备运行环境，如降低湿度、控制温度等，也有助于减少导电轮故障的发生。          

3.改造方案

为了实现以上改造目标，我们制定了以下改造方案：

（1）技术选型：

选择采用更为合理的散热技术来改善设备的散热效果。包括增加冷却效果和降低热量产生等措施。针对导电轮，对其进行散热处理，以提高其散热性能。

（2）安装调试：

针对设备的实际情况，定制更为合适的导电轮，并进行安装与调试工作。通过确保导电轮的正确安装和调试，可以确保设备在改造后能够正常运行，并有效地发挥导电轮的功能。

（3）操作规程：

制定合理的使用规程，以规范设备的使用与维护。规程包括设备的正确操作方法、维护保养要求等内容。通过遵守操作规程，用户可以正确地操作设备，提高设备运行的稳定性，并延长设备的使用寿命。

4.技术难点

本次改造的技术难点主要包括以下几个方面：

(1) 温度控制精度：

在改造过程中，关键的挑战之一是如何实现对导电轮温度的精确控制。我们需要确定导电轮所需的最低温度，以满足生产要求，并确保不会过度消耗能源。精确控制温度对于保证设备的正常运行至关重要。

(2) 设备稳定性：

改造后的设备必须具备较高的稳定性，以确保在长时间运行中能够持续地保持良好的性能。稳定性问题可能涉及到改造后的各个组件之间的相互配合、新引入技术的可靠性以及系统的整体运行状况等方面。我们需要仔细分析和解决这些问题，以确保设备在运行过程中不会出现意外故障或性能下降。

5.实施步骤

（1）前期准备：

收集相关资料，对改造需求进行评估，制定改造计划，准备相关材料和设备。

通过拆解使用的导电轮，分析其冷却散热结构，结合尼霍夫软化机导电轮内部结构，创新设计出了新的导电轮内部结构，如下

1. 改善了导轮冷却水道布局

 改善前改善后

  改善后，水道分布更简洁

2. 减少了铜线与冷却水道的距离，精简了结构

铜线接触带改善前后对比

    

   改善前       改善后

改善后的导电轮结构比改善前更加简洁。

（2）中期安装：

对制作回来的新导电轮配件，进行正确的组装，确保导电轮性能达到预期要求，并安装到设备上。

导电轮对比如下图

 

改善前导电轮     改善后导电轮

（3）后期调试：

完成安装后对设备进行调试。在确保正常生产速度的前提下，调整导电轮冷却水的压力及流量，同时调整电流大小，使导电轮温度降低至合理范围，同时保证铜线不氧化变色，各项性能数据达到预定目标值，且设备的稳定运行。

新导电轮投入使用后，导电轮温度降低到40℃左右，铜线变色消除。如下图

温度降低        铜线无氧化    

6.效果评估

经过本次改造，大拉软化机导电轮的温度得到了有效降低，以下是效果评估：

（1）温度控制效果：

通过改变导电轮的结构，优化了其热传导性能，提高了散热效率，使得导电轮能够更有效地散发产生的热量。其次，通过调整冷却流量，即导电轮周围的冷却介质的流动量，可以调节散热效果，使得导电轮的温度保持在合适的范围内。此外，还可以通过调整电流的大小来控制导电轮的温度，因为导电轮在工作过程中会受到电流的加热作用，通过精确地控制电流的大小，可以实现对导电轮温度的精准控制。

（2）导电轮寿命情况：

通过优化设备运行环境，例如控制温度、湿度和振动等因素，可以降低导电轮受到的不良环境影响。在适宜的运行环境下，导电轮的磨损速度减缓，因为不良环境可能导致摩擦增加或材质损伤，从而缩短导电轮的寿命。通过改善设备运行环境，导电轮的寿命得以延长，减少了维修和更换的频率，从而降低了相关的维修成本。改善导电轮的材质也是提高其寿命的关键措施。使用更耐磨损、抗腐蚀和高强度的材料，可以显著减少导电轮的磨损率。这种材料的选择通常基于导电轮所处的工作环境和所需的导电性能。优化材质的选择和制造工艺，可以大大降低导电轮的磨损速度，从而延长其使用寿命。

（3）生产效率提升：

通过降低导电轮故障率，成功减少了维修所需的时间，确保了生产的连续性。这一系列的改进措施对于提高生产效率起到了关键作用。

四、结论

通过对大拉软化机导电轮降低温度的改造，成功解决了导电轮温度过高的问题，实现了设备的优化和生产效率的提高。本次改造的经验教训总结如下：在改造前要对设备进行充分调研和分析，明确改造目标和方案。在改造过程中要注意合理安排时间和资源，确保按计划进行。在改造完成后要进行严格的测试和验收，确保改造效果达到预期。

参考文献

[1]大电流电阻式铜线连续退火装置的设计与研究  李安、魏宗平、王勇、邵峰跃 有色金属加工.2008（2）.56-58

[2]钟文佳主编.铜加工实用技术手册[M].冶金工业出版社，2007.

[3]傅其昌主编.拉丝工艺学[M].机械工业出版社，1993.

[4]唐崇健，蔡如明，张华荣，胡同兵.国内外铜大拉机的性能比较及其改进建议[J].电线电缆，2009(04).