退火电压自动跟踪拉丝速度的理论分析及应用.pdf

2 0 0 8年第 4期 No． 4 2 00 8 电 线 电 缆 El e c t r i c W i r e＆ Ca bl e 2 0 0 8年 8月 Au g．， 2 0 08 退火 电压 自动跟踪拉丝速度 的理论分析及应用 杨 荣华 福建南平太 阳电缆股份 有限公司 ， 福建 南平 3 5 3 0 0 0 摘要 阐述线缆导体拉丝连续退 火的型式及控 制的原理 ， 并详 细推 导退火电压与拉 丝速度的关 系， 为退火电压 自动 跟 踪 拉 丝速 度 提 供 理 论依 据 。 关键词 导体拉丝 ； 连 续退火 ；电压 ；速度 ； 跟踪 ； 理论 ；应用 中图分类号 T M 2 4 4 ． 1 文献标识码 A 文章 编号 1 6 7 2 6 9 0 1 2 0 0 8 0 4 0 0 3 8 0 2 Th e o r e t i c Ana l y s i s a nd App l i c at i o n o f Aut o m a t i c Fo l l o w- up o f Anne a l i ng Vo l t ag e a f t e r W i r e Dr a wi ng Sp e e d YANG Ro n g h u a F u j i a n Na n p i n g S u n C a b l e C o ． ，L t d ． ，Na n p i n g 3 5 3 0 0 0，C h i n a Ab s t r a c tTh e mo de a n d p r i nc i p l e o f c o n t r o l o f c o n t i nu o us wi r e d r a wi ng a n d a nn e a l i n g we r e d i s c us s e d．Th e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e a n n e a l i n g v o l t a g e a n d t h e wi r e d r a wi n g s p e e d w a s d e r i v e d i n d e t a i l ，w h i c h p r o v i d e d a t h e o r e t i c b a s i s f o r a u t o ma t i c f o l l o w up o f t h e a n n e a l i n g v o l t a g e a f t e r t he wi r e d r a wi n g s pe e d． Ke y wo r dswi r e d r a wi ng；c o n t i nu o u s a n n e a l i ng；v o l t a g e；s p e e d；f o l l o w up；t he o r y；a p p l i ca t i o n 1 引 言 线缆导体通常采用拉丝机进行加工， 而拉丝机 加装连续退火装置在 目前线缆拉丝设备上得到广泛 应用 ， 因为它不仅可 以减少工序， 提高效率 ， 进行连 续生产， 而且可以大量地节能和减轻工人劳动强度 。 连续退火用的主要是 电热供 电系统 ， 该系统主要有 两种形 式 一是 感 应 式 。利用 铁 磁 物 质 在 交 变 电 场 中感应产生涡流， 并 由涡流损耗产生 的热量间接加 热， 达到退火的 目的； 二是接触式 。有交流和直流两 种供电方式， 利用低压大电流直接流经导线加热， 交 流供电一般用于低速， 高速时均采用直流式， 这样才 能满足退火质量要求。我公司现有的拉丝设备全都 是采用接触式直流退火。 1退 火 控 制 原 理 根据线材塑性变形原理 ， 想消除内应力 ， 退火线 材 应加热 到 再 结 晶温 度 铜 线 在4 0 0 。 C 以上 为 宜 。 因此要保证退火质量 ， 连续退火应为温度 闭环控制 的恒温调节系统 ， 然 而 目前还没有一种仪器能精确 测量在生产过程 中运动导线 的温度 ， 因此 只能采取 间接的控制方法 。其原理是 拉丝机的定速轮速度 收 稿 日期 2 0 0 8 0 2 2 2 作者简介 杨荣华 1 9 7 2一 ， 男 ， 工程师 ． 作者地址 福建南平市工业路 1 0 2号 [ 3 5 3 0 0 0 ] 也就是拉丝的线速度 ， 经测速发电机把线速度信号 变换为 电信号 ， 该信号经惯性环节后作 闭环控制 的 给定值。而从 主回路输出端取出的退火 电压信号经 平方器后作闭环控制的负反馈 ， 经给定值 和负反馈 比较后 ， 再经处理并输 出退火 电压控制 信号 U ， 通 过 加给触发 电路来 达到控制 的 目的。这样就可 以达到拉线速度 越快 ， 即给定值越大 ， 则 U 的绝 对值越大， 也即输 出的退火 电压 越大。 2 退火 电压 与拉 丝速度关 系的理论推导 根据能量守恒 定律可知 ， 退火 电流产生的热量 等于线材需要 的热量。其 中， 退火 电流加热线材时 产生 的热量 Q 为 Q I 2 R d J 1 式 中 ， ， 为 退火 电流 A ； 为线 材 电 阻 Q ； d 为退 火加 热 时间 S 。 而线 材需要 的热量 Q ， 为 Q C S L T d J 2 式中， C为线材 比热容 铜为 0 ． 3 9 J ／ g 。 C ； S为导 线截 面积 m m ； L为退 火 导 线 长 度 m ； 为线 材 密度 铜为 8 ． 8 9 g ／ c m ； d 为退火温度 。 C 。 若不计热量损失 ， 则 Q Q ， 即 I 2 R d C S L T d r 3 因为 U I R R P r L ／ S ／ p 0 1 ／ S 维普资讯 2 0 0 8年第 4期 No． 4 2 00 8 电 线 电 缆 El e c t r i c W i r e Ca b l e 2 0 0 8年 8月 Au g．， 2 00 8 式 中 ， 为 线 材退 火 电压 V ； p 为 导线 在 T 。 C的 电阻率 Q m m ／ m ； P 。为导线 在 0 。 C时的 电阻 率； 为导线的电阻温度系数。 将 和 分别代入式 3 可得 ／ p o C L 1 d 将上式积分后可得 2 f o 主 d f T 1 d 4 由式 4 可得 r 产 詈 一 酬 5 将退火加热时间 t L ／ v 代入式 5 并运算可得 √ p o C L T [ 詈 一 】 6 式 中， 为退火导线的线 速度 m ／ s ； T 1 为导线退火 前 温度 。 C ； r， 2 为导 线退 火后 温度 。 C 。 式 6 中， 除参数 和线速度 之外 ， 其余均 为 常数 。因此 可 以合 并 为一 个 常数 K， 即 K √ p o C L T [ T z T 詈 一 ] 将上式代入式 6 可得 Ua K ／ t 7 、 式 7 说 明 了退 火 电压 只 决定 于拉 线 速度 而 不 决 定 于导线的直径 ， 该结论符合线缆 的工艺控制要求。 3 应 用 实 例 根据上述结论 ， 要实现退火 电压对退火线 材线 速度的在线 自动跟踪控制 ， 必须注意以下几点 1 退火电压 能在线 自动跟踪线速度 ， 条 件为能满足 U K ， 其 中， 系数 K是先 根据理论 计算得出一个初值 ， 然后在初值 的基础上 ， 再通过经 验 确定 ， 视设 备不 同而 异 。 我公 司现 有1 3 模 大 拉 机、 金东 1 6模 中拉机等多台国产设备 ， 以及 M3 0中 拉机、 M 2 0 0小拉机、 M 5细拉机等进 口设备 ， 它们所 取的 K值分别 列于表 1中， 以金东 1 6模 中拉 机为 例 ， 在确定 K值后实测退火 电压与导线伸长率之间 的关 系并 列 于表 2 。 表 1各拉丝设备所取 的 值 1 3模大拉机 金东 1 6模 中拉 机 M3 0 M2 0 0 M5 K 1 4 7． 6 1 1 ． 1 7． 9 6 ． 5 表 2金东 1 6模 中拉机退火电压与导线伸长率 的测量结果 线径／ ra m 线 速度／ m ／ s 电压／ V 导线 伸长率／ ％ 要求值／ ％ 0． 5 2 5 3 7 21～2 2 ≥ 2 0 0． 4 9 2 0 3 4 2 2 ≥ 2 0 0． 3 2 2 5 3 8 2 5 ≥ 2 0 0． 2 0 2 5 3 8 1 9 ≥ 1 5 从表 2可知 ， 金东 1 6模中拉机所生产的线材伸 长率这一指标完全满足工艺 的要求 ， 也就是说金东 1 6模中拉机所取 的 K值符合要求 。 2 退火电压 在正常生产过程 中， 必须保持 恒定 ， 这样才能保证线材高质量的退火要求， 这就要 求线速度 恒定 。 4 结束语 在调试设备时若发现拉制 出的线材不能满足工 艺 导线伸长率 的要求， 可以通过调节退火 电压 电 位器来修正 ， 一旦确定 ， 也就保持 电位器不变， 若重 新更换测速电机 ， 必须重新调整 电位器。 参考文献 [ 1 ] K 吉克 ， R 吉克 ． 技术公式 手册 第二 版[ M] 1 ． 北京 科 学 出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 2] 谢 起林 主编． 拉线工 艺学 [ M] ． 机械工业职业 技能鉴定指导 中 心 ， 2 0 0 1 ． 上 接 第 4 3页 直到最后一根电缆的头部留在外 面， 这时一定要用 一 根结实的捆扎绳将网套 头上 的圆环拴好拉紧 ， 然 后将其固定在轴盘侧板上 ， 以使 电缆不松散 。电缆 上盘量不宜过满， 以防止在装卸运输过程中压坏电 缆 。 4 一组分支 电缆通 常装 在一个 轴盘上 。 大多 数情况下 ， 每组预分支 电缆为五根单芯电缆组成 ， 其 中分 四根主线和一根中性线 ， 或三根主线 、 一根中性 线和一根零线的两种型式 ， 因此合格证上要注明电 缆的规格 、 长度 、 根数等项 目内容 ， 以便施工单位验 收。制造 时主线 、 中性线或零线需排列有序 ， 合格证 或轴盘上要标 明顺序 ， 以便放线敷设。 4 结束语 我公司经过 5年生产经验 的积累 ， 产品技术大 大提高 。从我公司生产的第一组分支电缆至今 已连 续运行 5年的实践结果表明 其具有散热性好 ， 优 良 的供电可靠性 全部是一次通 电达标 和防水抗震 性 ， 安全性极高 ， 而成本又 比母线槽 明显降低 ， 安装 简便 易 行 ， 免 维护 等特 点 ， 已经 被社 会认 可和 用户 接 受 ， 获得 了广泛使用 ， 具有广阔的发展空间。 3 9 维普资讯