CN101510455A - 异形导线制造工艺及其装置 - Google Patents

Abstract

一种异形导线制造工艺及其装置，工艺包括放线步骤、导线成型步骤、收线步骤，其特点是导线成型步骤采用拉拔和轧制相结合的工艺，通过轧制使导线的截面形状成异形，通过拉拔使导线的截面积符合要求；装置包括顺序布置的放线装置、异形导线成型装置、收线装置，所述异形导线成型装置具有异形槽轧辊装置。本发明技术保证了产品质量，大幅度提高生产效率，满足超高压及特高压输电所需复合碳纤维铝绞线缆的制造。

Description

异形导线制造工艺及其装置

技术领域

本发明涉及电线电缆制造工艺及其加工设备，具体说，是一种铜、铝和铝合金材料异形截面导线制造工艺及其拉伸和轧制机组。

背景技术

超高压及特高压输电电缆所采用的钢芯铝绞线，其钢芯使用多股钢丝绞合的钢缆，重量大，造成线路弧垂大，铁塔挡距不能加大而占地多。采用复合碳纤维芯代替钢芯制造的铝绞线缆，比钢芯铝绞线节省30％的钢芯，并且具有高强度、高耐蚀、耐蠕变等综合性能，其成本低、重量轻，是节能、节材、节地(节约输电走廊)的产品。

复合碳纤维芯铝绞线缆，需要由外层的金属材料导线将碳纤维严密地包裹在芯部以抗老化，而圆形截面导线经过绞制后存在空隙，不能满足复合碳纤维芯抗老化的技术要求。特别是，圆形截面导线在绞线缆外圈所形成的有效导电截面面积最小，根据集肤效应，其导电能力最小。

将金属导线截面形状改变为扇形、棱形、S形以及其他各种异形截面后，导线之间排列紧密，经过绞制和紧压后，在复合碳纤维芯外面形成无严密包裹的导线层，几乎无空隙，不仅导电能力提升，而且满足了复合碳纤维芯抗老化的技术要求。

然而，制造异形截面导线的工艺难度很大，不能采用拉拔工艺，即使将圆形拉伸模更换为异形拉伸模，拉拔后导线楞角不饱满，截面形状也不合格，不能达到导线的技术标准。目前国内外均采用挤压工艺制造异形截面导线，用金属挤压机压制，其缺点是，金属挤压机并非电线电缆专用生产设备，而是一种替代设备，其出线速度很低，不能配备自动收线机，只能采用单盘收线方式收线，收线效率低，收线后人工换盘时必须停机，生产过程是间歇的，即压制、收线呈周期性变化，不能形成连续的流水生产线，无法与现有的电线缆流水生产线配套。特别是挤压机对导线的翻转和扭曲变形无法控制，产品质量不稳定。

发明内容

本发明的目的，是为异形截面导线的制造提供一种没有上述缺点的工艺和装置，以保证产品质量，大幅度提高生产效率，满足超高压及特高压输电所需复合碳纤维铝绞线缆的制造。

本发明的技术解决方案是：

一种异形截面导线的制造工艺，包括放线步骤、导线成型步骤、收线步骤，所述导线成型步骤采用拉拔和轧制相结合的工艺，通过轧制使导线的截面形状成异形，通过拉拔使导线的截面积符合要求。

所述导线成型步骤进一步包括步骤：

1).用圆形拉伸模将导线杆材拉拔成与异形导线截面积相近的圆截面导线；

2).用异形槽轧辊将上述圆截面导线轧成异形截面导线。

上述步骤2)之后，还可用异形拉伸模拉拔该异形截面导线，使其精确定型、表面光洁。

本发明导线成型步骤的另一种方案是：

1).用圆形槽轧辊将导线杆材轧成与异形导线截面积相近的圆形截面导线；

2).用异形槽轧辊将上述圆形截面导线轧成异形截面导线。

上述步骤2)之后，还可用异形拉伸模拉拔该异形截面导线，使其精确定型、表面光洁。

本发明导线成型步骤的再一种方案是：

1).用异形槽轧辊将导线杆材轧成异形；

2).用异形拉伸模将上述异形导线的截面拉拔至设计要求的尺寸。

一种用于实现上述异形截面导线制造工艺的装置，包括顺序布置的放线装置、异形导线成型装置、收线装置，所述异形导线成型装置具有异形槽轧辊装置。

所述异形导线成型装置包括顺序布置的圆形拉伸模、异形槽轧辊；或

所述异形导线成型装置包括顺序布置的圆形槽轧辊、异形槽轧辊。

所述异形槽轧辊的下游，还可布置异形拉伸模。

所述异形导线成型装置包括顺序布置的异形槽轧辊、异形拉伸模。

所述异形槽轧辊装置是横轧轧辊箱或竖轧轧辊箱，任选其中一种，每一种均由两级轧辊箱串联构成。

所述收线装置采用全自动双盘收线装置，所述放线装置采用双工位放线装置。

本发明的有益技术效果：

(1)圆形截面杆材通过多道圆形模具拉伸或多道圆形槽轧辊轧后，导线的截面积已经接近异形截面导线的截面积，进入轧辊箱轧制时的压缩比不大，经过两道轧制后能够保证导线的楞角饱满，截面形状符合技术要求，再经过异形截面拉拔模具整形后导线的表面粗糙度提高，截面形状完全符合技术要求。

(2)因轧制过程是连续的，轧辊箱与生产线的其它设备配套，满足导线流水生产要求，出线速度快，生产效率高。

(3)轧辊箱是一个独立的部件，与拉伸模可以互换，制造异形截面导线时，将轧辊箱安装在圆形拉伸模的模座上，拆除轧辊箱安上拉线模，可以制造圆形截面导线，实现了一机多用，用户的生产成本降低，具有极大的经济效益。

(4)在全自动双盘收线装置中采用导轮轨迹跟踪排线技术，完全保证了异形导线的同方向密集排列，并控制了翻转和扭曲变形。

下面结合实例详细说明本发明。

附图说明

图1是本发明的异形截面形状导线制造工艺过程及装置示意图。

图2是本发明的装置中的拉轧主机结构主视图；

图3是图2的俯视图；

图4是图2的A-A拉伸模视图；

图5是图2的B-B横轧轧辊箱视图；

图6是图2的C-C整形模视图。

图7是竖轧轧辊箱在主机上的安装结构图。

图8是拉轧主机制造异形截面导线在使用横轧轧辊箱时的传动系统图。

图9是拉轧主机制造异形截面导线在使用竖轧轧辊箱时的传动系统图。

图10是拉轧主机在制造圆形截面导线时的传动系统图。

图1中代号含义：1—双工位旋臂式放线装置；2、3、4—异形截面导线拉轧主机；

5—储线张力控制装置；6—全自动双盘收线装置。

图2、图3中代号含义：1至8—圆形拉伸模；9、10—横轧轧辊箱；11—整形模；

12—离合器；13—轧制电机；14—主电机；15—底座；16—拉线

鼓轮；17—轧辊箱安装基准孔；18—模座；19—主机齿轮箱。

图4中代号含义：1—拉伸模；2—拉伸模座；3—拉伸线形状。

图5中代号含义：1—轧辊箱输入轴；2—横轧轧辊；3—轧辊箱体；4—轧辊箱安装

基准孔；5—主机齿轮箱。

图6中代号含义：1—整形模；2—整形模座；3—整形线形状。

图7中代号含义：1—轧辊箱输入轴；2—竖轧轧辊；3—轧辊箱体；4—轧辊箱安装基

准孔；5—主机齿轮箱。

图8中代号含义：1至11—齿轮；12—横轧辊；13、14—滑动齿轮；15—轧制鼓轮；

16—拉线鼓轮；17—拉线主电机；18—轧制电机；19—离合器。

图9中代号含义：1至19—齿轮；20—竖轧辊；21—轧制鼓轮；22、23—滑动齿轮；

24—拉线鼓轮；25—拉线主电机；26—轧制电机；27—离合器。

图10中代号含义：1至10—齿轮；11—拉线鼓轮；12—拉线主电机；13—轧制电机；

14—离合器。

具体实施方式

为制造异形截面导线，申请人研发出一种拉轧机组，该机组是在拉线机组的基础上进行改进，用轧辊箱替换部分拉伸模，轧辊箱的结构设计满足与拉伸模互换要求。轧辊箱仍用拉线机齿轮箱传动，但采用独立电机驱动，电机输出轴配有离合器，当换成拉伸模时，离合器分离。轧辊箱在机组中的数量、位置视工艺要求而定。

轧辊箱分为横轧箱和竖轧箱，具体采用哪种，根据导线截面形状而定。例如：扇形、棱形适合横轧，而S形适合竖轧。

本发明采用拉拔和轧制相结合的工艺制造异形截面导线，在导线生产流水线中，可用以下几种具体方式：

1.先用多级拉伸模将导线杆材拉拔成圆形截面导线，使其截面积与异形导线的截面积相近，然后再用异形槽轧辊轧成异形截面，最后用异形拉伸模整形。

2.先用异形槽轧辊将导线杆材轧成异形截面，再用多级异形拉伸模拉拔，使其截面积符合要求。

3.用多级异形槽轧辊轧制导线杆材，直到截面积符合要求，最后用异形拉伸模整形。

4.用多级圆形槽轧辊将导线杆材轧制圆形截面导线，使其截面积与异形导线的截面积相近，然后再用异形槽轧辊轧成异形截面，最后用异形拉伸模整形。

下面以第一种方式为例，详细说明工艺过程。

参见图1：

圆形铝杆通过双工位旋臂式放线装置1放线后进入拉轧主机2、3、4；在拉轧主机2中通过第一至八道圆形拉伸模具将铝杆拉拔为接近异形导线截面面积的圆形导线；在拉轧主机3中通过第九和第十两道横轧轧辊箱中的轧辊将圆形导线轧制成为异形截面导线；在拉轧主机4中通过第十一道异形拉伸模具对异形截面导线进行整形，提高导线的表面粗糙度并使其形状完全符合设计要求。完成拉轧后的成品导线进入储线张力控制装置5，并经过张力平衡后输送到全自动双盘收线装置6，将导线同方向密集排列后收卷入线盘。

上述为异形截面导线的制造工艺过程，当制造圆形截面导线时，将第九和第十两道横轧轧辊箱从模座上拆除并各安装一套圆形拉伸模，同时将第十一道异形整形模拆除后更换为圆形拉伸模，将轧辊箱的单独传动电机离合器脱开，本装置即可完成圆形导线制造的全部工艺过程。

本异形截面导线的制造装置是拉轧机组，其中主要部分是拉轧主机，参见图2、图3、图4、图5、图6：

制造异形线时，圆形杆材通过放线装置放线后进入拉轧主机的拉伸模1，由主电机14将动力传递到拉线鼓轮16及其前面的八个鼓轮上，经过拉伸模1至8将杆材拉拔成接近异形截面面积的圆形线，如图2中的A-A剖面图4：拉伸模为圆形，由拉伸模1、模座2组成，拉伸线形状3为圆形。

拉伸后的圆形线进入横轧轧辊箱9、10后由轧辊轧制成异形线，截面形状由轧辊外圆的槽形所决定。当离合器12闭合时，轧制电机13将动力传递到横轧轧辊箱，如图2中的B-B剖面图5：动力经轧辊箱输入轴1传递到两个横轧轧辊2后可轧制异形线。横轧轧辊箱由齿轮、轴、轧辊箱输入轴1、横轧轧辊2所组成为一个独立的部件，可根据需要按照横轧轧辊箱安装基准孔4安装或拆卸更换。

完成轧制后的异形线进入整形模11进行整形，如图2中的C-C剖面图6：整形模为异形，由整形模1、模座2组成，整形线形状3为异形。导线整形由辅机定速轮传动箱完成其工艺过程。

上述为异形线拉轧主机的工作过程。

制造异形线之前，应将两个横轧轧辊箱9和10对准安装基准孔17后安装在模座18上面，同时将离合器12闭合。拉线的动力由主电机14传递到拉线鼓轮16以及前面的第一至第八道鼓轮上实现拉拔力；轧制的动力由轧制电机13传递到拉线鼓轮16的后面第九至第十道鼓轮上实现主动轧制力；导线整形由辅机定速轮传动箱的定速拉线鼓轮实现拉拔力。导线应在所有鼓轮的外圆上缠绕三圈。

拉伸和轧制是安装在主机齿轮箱19上的两个相互独立的传动系统。辅机定速轮传动箱是在计算机集中控制下的单独电机传动系统。

参见图7：

复合碳纤维电缆由于其规格品种较多，需要扇形、棱形、S形以及其他各种异形截面形状导线，轧辊箱中的轧辊槽形应根据所需异形线截面形状设计，并且采用横轧或竖轧的方式轧制。实际生产时，应在拉轧主机中安装两只横轧轧辊箱或者更换为两只竖轧轧辊箱，所安装的两只轧辊箱同时使用。图7为竖轧轧辊箱，是一个独立的部件，由齿轮、轴、轧辊箱输入轴1、竖轧轧辊2所组成，可根据需要按照竖轧轧辊箱安装基准孔4安装或拆卸更换。竖轧轧辊箱的动力由轧辊箱输入轴1传递到两个竖轧轧辊2后轧制导线。

本异形截面导线制造装置为降低用户生产成本，可以一机两用，既可制造异形线又可制造圆形线。

参见图8：制造一种异形线时，在拉轧主机上安装两个横轧轧辊箱，将滑动齿轮13和14脱开后闭合离合器19，由拉线主电机17驱动拉线鼓轮16和它前面的各道拉线鼓轮完成圆形线的拉伸。同时，通过轧制电机18将动力传递到右轧辊箱的齿轮1至6和左轧辊箱的齿轮7至11驱动两个轧辊箱的横轧辊12，并且同时驱动轧制鼓轮15，完成异形线的轧制。

参见图9：制造另一种异形线时，拆除拉轧主机上的横轧轧辊箱后安装两只竖轧轧辊箱，将滑动齿轮22和23脱开后闭合离合器27，由拉线主电机25驱动拉线鼓轮24和它前面的各道拉线鼓轮完成圆形线的拉伸。同时，通过轧制电机26将动力传递到右轧辊箱的齿轮1至10和左轧辊箱的齿轮11至19驱动两个轧辊箱的竖轧辊20，并且同时驱动轧制鼓轮21，完成异形线的轧制。

参见图10：使用本装置制造圆形线时，拆除拉轧主机上的两只轧辊箱后安装两只圆形线拉伸模，脱开轧制电机13上的离合器14，并将滑动齿轮5至7闭合，由拉线主电机12通过齿轮1至10以及拉轧主机齿轮箱中的其它齿轮系统将动力传递到拉线鼓轮11以及其它所有鼓轮上。同时，应将异形线整形模拆除后更换为圆形线拉伸模，拉轧主机即可完成圆形线的制造工艺过程。

Claims (10)

1.一种异形截面导线的制造工艺，包括放线步骤、导线成型步骤、收线步骤，其特征在于：所述导线成型步骤采用拉拔和轧制相结合的工艺，通过轧制使导线的截面形状成异形，通过拉拔使导线的截面积符合要求。

2.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于：所述导线成型步骤进一步包括步骤

1).用圆形拉伸模将导线杆材拉拔成与异形导线截面积相近的圆截面导线；

2).用异形槽轧辊将上述圆截面导线轧成异形截面导线。

3.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于：所述异形截面导线轧制工艺包括步骤

1).用圆形槽轧辊将导线杆材轧成与异形导线截面积相近的圆截面导线；

2).用异形槽轧辊将上述圆截面导线轧成异形截面导线。

4.根据权利要求2或3所述的制造工艺，其特征在于：所述步骤2)之后，再用异形拉伸模拉拔该异形截面导线，使其精确定型、表面光洁。

5.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于：所述异形截面导线轧制工艺包括步骤

1).用异形槽轧辊将导线杆材轧成异形；

2).用异形拉伸模将上述异形导线的截面拉拔至设计要求的尺寸。

6.一种异形截面导线的制造装置，包括顺序布置的放线装置、异形导线成型装置、收线装置，其特征在于：所述异形导线成型装置具有异形槽轧辊装置。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述异形导线成型装置包括顺序布置的圆形拉伸模、异形槽轧辊。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述异形导线成型装置包括顺序布置的圆形槽轧辊、异形槽轧辊。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于：所述异形槽轧辊的下游，还布置有异形拉伸模。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述异形槽轧辊装置是横轧轧辊箱或竖轧轧辊箱，任选其中一种，每一种均由两级轧辊箱串联构成。

Images