完整版拉线机退火装置的结构及工作原理浅析毕业设计.docx

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完整版拉线机退火装置的结构及工作原理浅析毕业设计

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

Abstract

Annealingisakindofmetalheattreatmentprocess,referstothemetalisheatedtoadefinitetemperatureslowly,keepenoughtime,andthentoappropriatespeedcooling.Annealingobjective:

toimproveoreliminateironandsteelincasting,forging,rollingandweldingprocesscausedbyallkindsoftissuedefectsandresidualstress,topreventthedeformationandcrack;Inordertosoftentheworkpiececuttingprocessing;Refininggrain,improvetheorganizationinordertoimprovethemechanicalpropertiesofthemetalmaterials.Inthecableindustryconductormetalannealingcanimprovetheconductivity.Drawerannealingdeviceismore,rapidannealingdevicetopullmachineproductionefficiencyincreasedsignificantly.Intheactualproductionprocess,weontheexistingbasishopetomaximizeeconomicbenefits;Thisweneedtooperatingpersonneltodrawerannealingdevicestructureofknowledgeandunderstandingoftheprinciple,moreeffectiveforproductioncostsaving.Throughtherelatedtraining,canwalkintojobs.Thispaperintroducedindetailtheworkingprincipleofannealing,devicestructureandannealingequipmentsystemoperation.

Keyword

Annealingprinciple；Annealingtemperature；Annealingform；Heatingequipment

一、前言

二、拉线机退火装置的形式

1、两段式退火形式4

2、三段式退火形式5

3、三角形退火6

4、连续退火参数计算6

5、6

6、7

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、

，

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。

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500~550摄氏度，二段式退火形式，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:

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。

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，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（Ｊ）

　　　Ｉ___退火电流（A）

R___金属线材电阻（Ω）

dt__电流通过线材时间的微分（S）

线材退火时所需的热量

Q2=cvρdT=cSLρdT

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）

ρ___密度（ρcu=8.9g/cm3）

dT___线材温度变量的微分（℃）

若不计热量损失，则Ｑ１＝Ｑ２　

　　　　　　　　　　　　　　Ｉ２Ｒdt=cSLρdT

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。

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。

（三）、接触式电刷传输大电流退火机

接触式电刷传输大电流退火机，是我国上世纪五十年代从前苏联引进的技术。

退火机的工作原理如图3所示。

图4为接触式电刷传输大电流原理。

图3接触式电刷传输大电流退火机

放线盘

退火管

收线盘

冷却水

电极轮

电极轮

1

2

变压器

轴承

可调压电源

退火管

电刷

电极轮

电极轮

图4接触式电刷传输大电流原理

拉线机退火装置结构

采用拉线机连续退火，不但简化了工序，而且提高了线材质量，节约了生产场地和用电量。

LHD-400∕13型拉线机连续退火装置的结构见图3，主要有400mm导论组、接触轮装置、蒸汽保护装置、冷却装置、齿轮箱、反冲装置、补偿装置、机架等组成。

退火时线材由前面拉线机定速轮放出，经过缓冲装置后进入第一只接触轮，后经导轮组进入第二只接触轮，经过蒸汽保护装置后进入第三只接触轮，金属线材又经过冷却装置及补偿装置，最后金属线才进入收线装置，将金属线材收卷在收线盘上。

在第一与第二接触轮之间构成预热段，将金属线材加热到200℃左右，在第二与第三接触轮之间构成退火段，将金属线材加热至550℃左右。

使金属线材退火软化。

为防止金属线材退火时氧化变色，在蒸汽保护装置里，通入压力为p=5×104pa的低压蒸汽，以避免金属线材氧化。

如图4所示，工作时门盖和门座闭合在一起，在结合面四周镶上泡沫橡胶密封条，以防止蒸汽从四周漏出，在装置内有一些小导轮，供档线用，防止退火时线材抖动。

门盖和门座用铝合金铸造，为避免退火时金属线材碰到铝合金的门盖和门座，在内部装有玻璃钢管，做保护和绝缘用。

四、退火温度

（一）金属理论退火温度

1、铜导体

2、铝导体

（二）退火设备的各段温度确定

五、谢辞

经过几个月的工作和学习，毕业论文设计已基本结束，论文得以完成，要感谢的人实在太多了，首先要感谢周老师，因为本论文设计在周老师的悉心指导和严格要求下业已完成，周老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，没有这样的帮助和关怀，我不会这么顺利的完成毕业论文。

在此向老师表示深深的感谢和崇高的敬意。

同时，还要感谢同组的各位同学，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢。

同时，论文的顺利完成，离不开其它各位老师、同学和朋友的关心和帮助。

在整个的论文写作中，各位老师、同学和朋友积极的帮助我查资料和提供有利于论文写作的建议和意见，在他们的帮助下，论文得以不断的完善，最终帮助我完整的写完了整个论文。

同时，在论文写作过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示谢意，也感谢我的师傅能借给我有关专业的书籍，让我的论文内容更加丰富。

在临近毕业之际，我还要借此机会向在这三年中给予了我帮助和指导的所有老师表示由衷的谢意，感谢他们三年来的辛勤栽培。

各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。

在这次的毕业设计中，学院里也做了大量的工作，衷心感谢学院为我们毕业设计提供了良好的工作设计环境，并对我们设计工作的指导和帮助。

最后我还要感谢母校……大学三年来对我的栽培。