尼霍夫大拉机退火接触带损坏原因分析及改进

余 琪，史志兰

（1.江西铜业加工事业部，江西 南昌 330096；2.江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

尼霍夫大拉机退火接触带损坏原因分析及改进

余 琪1，史志兰2

（1.江西铜业加工事业部，江西 南昌 330096；2.江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

针对尼霍夫大拉机退火接触带损坏进行机理分析，通过持续技术设计创新及优化，成功解决了退火接触带成为制约生产的技术“瓶颈”问题，大拉铜线表面光亮，缺陷少，退火接触带损伤小，寿命长，延长了生产周期，成本能耗低，推广价值良好。

铜大拉线；Niehoff；退火接触带；损坏；措施

1 引言

江西铜业加工事业部铜材公司于2003年从德国尼霍夫机器制造有限公司引进了四条连续在线退火双头铜大拉机，产能12万t/年。该生产线主要由放线、拉丝、在线退火、收线四个部分组成，在线退火是整条生产线的核心。而退火接触带是在线退火的重要部件，也是主要易损件。目前退火接触带主要有退火镍带和退火铜带。

退火接触带损坏问题直接影响着生产线的生产效率、生产成本以及产品质量，因而成为国内外连续在线退火双头铜大拉生产线用户共同关注的课题。多年来，为确保整条生产线长周期连续运行，确保产品质量，我们一直致力于研究退火接触带损坏原因及改进措施，并取得了一定的成效。

2 在线退火机主要结构原理

德国尼霍夫机器制造有限公司制造的连续在线退火双头铜大拉机的在线退火机，主要有交流退火和直流退火两种，使用较多的是交流退火机，采用交流连续在线退火型式的退火机，使用四个退火轮。在线退火机主要由导向轮、退火轮（接触轮）、保护槽、冷却槽、风干系统等组成［1］，如图1所示。

在线退火机的工作原理是当导线在退火轮上接触通过时，铜线上就有电流通过，因为铜线本身电阻的存在，电能转变成热能加热自身，实现了退火［2］。正常生产时，四个退火轮通有低电压高电流的电，铜线从四个退火轮上的退火接触带上绕过，从而使铜线通电加热。整个生产过程中，退火接触带的工作条件十分恶劣，高温以及与铜线之间的高速摩擦。

图1 退火机结构及等效电路图

3 损坏原因分析及改进措施

3.1 损坏形式分析

铜线生产过程中会产生铜粉，退火过程高温状态下产生的铜粉烧结粘合在退火接触带表面，形成疤状；另外，铜线与退火接触带相互高速摩擦，易使退火接触带表面产生槽痕。铜线经过疤状或者槽痕的退火接触带，易磨伤铜线，使铜线表面产生毛刺，此时，不宜继续生产，必须及时更换，否则影响产品质量。图2所示为损坏的退火接触带实例。

生产初期，退火接触带使用寿命一直都很短，需频繁更换退火接触带，直接影响到了生产的连续性、稳定性、安全性，更换一根退火接触带需停产1h，且需拆装退火轮，工艺停机时间长，员工劳动强度大，不安全系数高，同时更换退火接触带还增加了开机的废线。

图2 退火接触带常见损坏形式

3.2 损坏原因分析及改进措施

退火接触带损坏的影响因素很多且极为复杂，主要包括生产工艺、退火接触带的质量、设备状况、操作方法等，但实质上是退火接触带所受机械力、导电、热应力不均匀等造成的，其改进措施即最大可能地使退火接触带受力、导电、受热均匀化和合理化。

3.2.1 优化拉丝、退火生产工艺

在铜大拉线生产过程中拉丝和退火工艺设置不当，都将损坏退火接触带，主要表面为以下两个方面。

（1）拉丝生产工艺：拉丝配模、拉丝乳液的配置不合理，将增加铜线拉伸过程中的铜粉量，增多了铜线表面毛刺等缺陷，表面带有铜粉或者毛刺的大拉铜线进入退火阶段，高温、高速等恶劣环境，易将铜线表面的毛刺和粘附的铜粉与退火接触带接触，从而与退火接触带烧结而形成结疤。为了延长退火接触带的使用寿命，需要合理控制拉丝配模，将少拉丝配模的减缩率［3］，合理控制拉丝乳液的浓度，浓度稳定才能保证乳化液的润滑性能［4］，实际生产中浓度控制在10%～12%。另外因低氧铜杆坯的内在质量缺陷及后续拉制过程中出现的质量缺陷，导致铜杆线表面出现毛刺［5］，合理控制原料的使用。

（2）退火生产工艺：接触式在线退火是通过低电压高电流使铜线加热，而为了确保退火质量，必须合理控制退火电压即退火温度，通过实验证明（如图3退火电压与铜线延伸率的关系），铜线的伸长率与退火电压的关系是随着退火电压的增加延伸不断增加，但是当增加到一定程度的时候，延伸率随着退火电压的增加而降低，此时铜线已经过烧，这样提高了退火接触带的温度，易使退火接触带逐渐烧伤，同时铜线更易粘附在退火接触带上，从而产生结疤。为了延长退火接触带的使用寿命，必须调整退火电压，使其处于峰值状态，从而确保了铜线的延伸率，还保护了退火接触带。

图3 退火电压与铜线延伸率的关系

3.2.2 退火接触带的合理装配及控制

尼霍夫铜大拉机退火接触带装配图，如图4所示，退火接触带安装在3/7接触环与5/8压紧环之间，通过螺杆紧固使接触环和压紧环压紧退火接触带，其退火接触带的装配直接影响使用寿命。退火接触带是开口的圈状，根据退火轮的尺寸需要合理控制接触带的长短，使用过程中，退火接触带接触不好，导电不均，极易产生铜线打火、受热不均等不良现象，从而产生退火接触带结疤、接头处起槽，缩短了退火接触带的使用寿命。

退火接触带装配中必须确保其良好稳定，延长其使用寿命，主要包括以下几个方面。（1）退火接触带的接头空隙必须控制在0.3～0.5mm，接头必须打磨平整，避免因接触带表面不平而影响导电不均。（2）安装、拆卸过程要轻拿轻放，严禁使用铁锤等物品敲击。（3）更换退火接触带必须对接触环、压紧环使用百洁布打磨，去除氧化皮，然后使用导电膏，提高导电效果。（4）安装退火接触带使用18NM的扭矩扳手紧固螺杆，确保螺杆受力均匀。

3.2.3 退火导轮、接触带的规范管控

因导轮、退火轮问题造成铜线在退火轮表面各点的线速度不一致，使铜线在退火轮上时紧时松，改变了铜线在接触带上的包角和接触长度，使两者的接触电阻时大时小，因而大电流退火铜线上的电流密度也时大时小［6］，易使铜线产生打火，造成退火接触带结疤。通过规范退火导轮、接触带等的检查和标准化安装，合理控制收线张力等措施，确保其精确运行，提高稳定性，延长使用寿命。

4 结束语

为有效地防止和减少退火接触带的损坏，针对尼霍夫大拉机生产线退火接触带损坏机理进行分析和研究，特别是对退火接触带进行技术装备设计创新及优化，大幅提升生产效率。 目前，提高了产品质量，退火接触带寿命长（使用寿命由原来的120t/根延长到500t/根），生产维修成本低，其推广应用价值良好。

［1］李安, 魏宗平, 王勇, 等. 大电流电阻式铜线材连续退火装置的设计与研究[J]. 有色金属加工, 2008(2):56-58.

［2］何宏伟, 赵晓丽, 王伟, 等. 接触式电阻连续铜线退火工艺研究及应用[J]. 有色金属加工, 2013(4):31-34

［3］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.

［4］杨国富. 浅谈铜拉丝润滑油的管理与控制[J]. 铜业工程, 2012(3):5-7.［5］陈辉明, 李明茂, 汪建华, 等. 低氧铜杆线铜粉剥离原因分析及其对策措施[J]. 有色金属科学与工程, 2014(6):83-88.

［6］姚长滨. 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.

Analysis on Causes and Improvement Measures of Annealing Contact Bands Damage of Niehoff Rod DrawingMachine

YU Qi1, SHI Zhi-lan2
（1. Processing Business Divisionof Jiangxi Copper Corporation, Nanchang 330096, Jiangxi, China; 2. Guixi Smelter, Jiangxi Copper Corporation, Guixi 335424, Jiangxi, China）

This paper analyzesthe mechanismfailure of the annealing contact bands of the Niehoff rod drawing machine. Through the continuous innovation and optimization of technical design, it successfully resolved the "bottleneck" technical problem which limited the production by annealing contact bands. The copper wire surface is bright with few defects, and the annealing contact band is with smaller damage and longer life, which can prolong the period of production, and reduce the costs and energy consumption, so it has a good promotion value.

copper wire；Niehoff；contact bands；damage；measure

TG34；TG156.2

B

1009-3842（2016）06-0019-03

2015-10-01

余琪（1984-），男，江西临川人，工程师，主要从事铜加工的生产以及管理工作。E-mail: fishjx1029@163.com