铜拉丝液起泡问题解决及日常维护

李广杰

(新亚特电缆股份有限公司,安徽 芜湖 241003)

铜拉丝液是由基础油、乳化剂、防锈剂、润滑剂、极压剂、抗氧化剂、偶合剂、防霉杀菌剂、抗泡剂等组成的水包油型乳白色、不透明液体,其配方多样化,包括石油磺酸钠、5号白油、硫酸化植物油、石油酸、三乙醇胺、硫酸、烧碱、消泡剂、杀生剂等多种成分。

拉丝液在拉丝生产过程中发挥润滑、冷却、清洗和抗氧化等作用,长期循环使用,常因含有少量Cu2+而呈浅绿色或浅蓝色。拉丝液对拉制铜丝的质量影响重大,其工作状态应得到电缆企业的重点关注和监测,包括外观、浓度、温度和pH值等。我公司C738-10/ZF型铜大拉机拉丝液循环池中,近期频繁出现拉丝液起泡沫现象,泡沫漂浮在液面上聚集不散,呈乳白色,造成拉制的铜丝表面光泽度不佳,表面易氧化,严重影响生产进度和产品质量。本文对该现象出现的原因进行分析,并采取相应措施加以改善和消除。

拉丝液中的泡沫会影响拉丝液的润滑和冷却效果,以及拉丝液的防锈性能、清洗性能、极压性能。若泡沫量持续增加,会造成油槽被泡沫充满并溢出,导致油面下降,部件损坏,影响机器的正常运转;泡沫增加气液接触,促进氧化,使成分混合不均匀造成拉丝液的进一步劣化、变质。

1 产生泡沫的原因分析

结过多方面分析和对拉丝液的检测,找出了造成拉丝液起泡沫的可能原因:(1)拉丝液中油酯浓度过高会造成乳液分层,严重时直接导致拉丝液变质,油酯含量过高使拉丝模变形区形成油膜过厚,导致拉出的铜丝表面光泽度变差。(2)由于气温较高,拉丝液循环池中水份蒸发严重,导致液面低,回水落差大,拉丝液裹挟着空气落下,造成泡沫量增加。(3)拉丝液循环流动速度过快,带入过量空气,产生的泡沫越积越多。(4)对拉丝液的持续机械抖动和搅拌,令泡沫持久,不能自行消除。(5)循环系统温度过高,使得拉丝液温度持续偏高,造成起泡,泡沫累积不散。(6)随着水分的蒸发,拉丝液中Na+浓度逐渐加大,含盐量增加会使拉丝液稳定性下降,并导致水的电导率偏高,阴离子活性增强,使阴离子表面活性剂水包油的双电离层被破坏,造成油水两相分离(即破乳),宏观表现为泡沫增多。(7)细菌繁殖过快。拉丝液中无杀菌剂或长时间未循环拉丝液,造成细菌繁殖,细菌将油分解,导致阴离子表面活性剂过量,而表面活性剂在软水中泡沫丰富。此外,黄梅雨季节细菌繁殖较快,也会造成拉丝液泡沫增加。

2 改善方案及效果

根据对产生泡沫原因的分析,采取以下相应措施进行改善:(1)针对拉丝液中油酯浓度过高的问题,可定期采用折光仪测定法和乳化液分离法进行油酯含量测量,通过补充软水、更换一定比例新液等方式,适当降低油酯浓度。(2)对于回水落差大造成的泡沫,可按照比例在循环池中增加适量的软水或油,以减少回水落差。而且,减小落差也有利于铜粉屑的沉降。(3)适当降低拉丝液的循环速度。(4)减少机械抖动,减少对拉丝液的搅拌频率及强度。(5)拉丝液的工作温度最佳为30～35 ℃ (视各厂家油品性质而不同)。在使用过程中,对拉丝液的实际温度进行监测,若温度过高,则采用通风、开启乳化液制冷装置等方式,进行降温。(6)向拉丝液中添加杀菌剂。若长时间没有生产任务,则定期空转机器,使拉丝液可以得到定期循环。在黄梅季节等细菌繁殖相对较快的时段,适当增加循环频率。(7)若泡沫问题过于严重,则更换一定比例的新拉丝液。

根据原因分析和列出的解决方案,对拉丝液补充去离子水和少量油酯。在拉丝液循环池上方1 m高处搭盖防雨棚,打开循环池上方盖板,以增加液面与空气的接触面积,达到降低拉丝液温度的效果。

拉丝机生产Φ2.78～Φ3.5 mm铜丝的过程中,拉丝液经过近8 h的循环,液面泡沫量明显减少,拉丝液油酯浓度、pH值等数据正常。改进后的效果见表1。

表1 改进后拉制铜丝性能对比

3 拉丝液的日常维护

采取改善措施后,本公司拉丝液的使用效果明显改善。通过对使用过程的总结,对拉丝液的日常使用提出如下建议:(1)即使拉丝机未运行,拉丝液也应每天循环。因为拉丝液长期静置会滋生细菌,细菌侵蚀拉丝液,使pH值降低,引发一系列不利影响。(2)采用折光仪测定法或乳化液分离法定期测定拉丝液中的油酯浓度,根据测定结果及时补充油、去离子水等。(3)保证拉丝液pH值在合理要求范围之内。拉丝液pH值控制在7.5～9.0效果最佳。若pH值较低,可用三乙醇胺((HOCH2CH2)3N)、碳酸钠(Na2CO3)、KOH等提高拉丝液的pH值,或者添加部分新拉丝液。根据经验,铜丝直径大,润滑性要好,pH值可取8.4～8.8;铜丝直径小,清洁性要好,pH值可取8.0～8.4。(4)采取通风散热、冷却等方式,严格控制拉丝液温度,防止因温度过高引起铜丝氧化和拉丝液体系的劣化。(5)保持拉丝液清洁。防止可溶性酸、碱、油类物质和固体杂质,以及各类细菌等进入拉丝液。(6)为保持拉丝液体系平衡,在未进行试验验证前提下,不建议混用不同厂家、不同牌号、不同性质的拉丝液。(7)拉丝液不可长期使用,必须定期更换。更换周期一般为6～12个月,有些新型拉丝液可达到12～24个月。(8)随着拉丝液中盐分的累积,含盐量逐渐增加,电导率增大,乳液体系变得不稳定,严重影响拉丝液作用与效果,在使用时应根据情况考虑是否应该换液。(9)拉丝液配液用水最好使用软水或去离子水。水中的硬质成分会与拉丝油中的乳化剂发生化学反应,使乳化剂的数量减少,导致油水分离而且反应生成的盐类会附着在铜线表面,影响后续加工。

此外,根据本公司的生产经验,对设计拉丝液循环池提出以下建议:液槽尺寸与系统大小要匹配,回流管与液面距离应尽量减小;循环池应保证足够大的横截面积,通风良好,液面距地面应小于1 m,保证乳液面畅通;增设拉丝液冷却系统;不建议在拉丝液中另加消泡剂,以免破乳或发生其他不兼容情况。

4 结束语

铜拉丝液起泡沫是电缆企业拉丝生产工序的常见现象,因为少量泡沫对拉制的铜丝质量影响不大,很多企业对此未做过多关注。然而,大量泡沫的出现,不仅对铜丝质量产生影响,对拉丝模具寿命以及整个拉丝系统都有不利影响,建议电缆企业要对此多加关注,找到源头原因,尽早解决。同时,正确使用和维护铜拉丝液,对进一步提高拉丝质量,提高产品竞争力有着非常重要的意义。