CN103413608B - 一种耐高温冶金用软电缆及其护套材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐高温冶金用软电缆，其目的在于克服现有钢包车电缆耐高温性能差，抗撕裂性差，使用寿命短的缺陷。本发明包括电缆内芯和包在电缆内芯外的电缆外层，所述电缆内芯由内向外依次为导电线芯、绕包云母带层、硅橡胶绝缘层和耐火耐高温层，所述电缆外层由内向外依次为高阻燃隔火层和阻燃高抗撕护套，电缆内芯和电缆外层之间的空隙内填充有阻燃填充绳。本发明耐高温性好，阻燃耐火性能好，抗撕裂性好，绝缘性能好，使用寿命长。

Description

一种耐高温冶金用软电缆及其护套材料

技术领域

本发明涉及一种软电缆，特别涉及一种耐高温冶金用软电缆及其护套材料。

背景技术

目前，我国冶金行业广泛使用的钢包车电缆主要以铜为导体，普通橡胶为绝缘和护套材料的传统工艺。我国是世界第一钢铁生产、耗用大国，钢包车电缆需求量巨大，电缆使用环境非常特殊、恶劣，要承受很大拉力且周围环境温度极高、使用中随时会出现钢水溅烫、钢渣磕碰、缆车拉伸、地面磨损、内部断裂情况，导致电缆不同程度损伤甚至报废。传统电缆导体结构单一、抗拉强度低；绝缘和护套材料机械性、抗撕裂性、抗屈挠、弹性及加工性能差；耐氧和耐臭氧性差，容易老化变质；耐高温性差，抗酸碱的腐蚀能力低；耐热性低，且为易燃材料。因此，一般只能运行5-10天左右，一旦电缆出现问题不及时解决，钢水就不能及时输送到指定位置，钢水和钢包车就会凝固在一起，不仅给资源造成很大的浪费，而且后果非常严重，经济损失巨大。

目前我国钢铁、冶金等行业炼钢炉电缆除了进口以外大多采用的普通橡套软电缆等类似型电缆来代替使用，但产品使用周期非常短，而且存在许多安全隐患，过多的更换频次严重影了响我国钢铁行业的产能效益，对于研发高性能要求的超级耐高温冶金用软电缆的开发以是迫在眉睫。

该软电缆原先的护套材料是传统的普通橡胶，阻燃耐高温性非常差，抗撕裂性差，耐氧和耐臭氧性差，容易老化变质，在冶金行业使用寿命短，且该软电缆整体结构设置的耐高温和抗撕裂性都较差。

CN101847461A的发明公开了一种硅橡胶绝缘耐火软电缆，包括电缆内芯和包在电缆内芯外的电缆外层，所述电缆内芯内部由内向外依次为导电线芯、绝缘层和耐火层，所述电缆外层内部由内向外依次为阻燃包带和护套层，所述电缆外层和电缆内芯之间的空隙内设有阻燃型填充物。

发明内容

本发明的目的在于克服现有钢包车电缆耐高温性能差，抗撕裂性差，使用寿命短的缺陷，提供一种耐高温冶金用软电缆，耐高温性好，阻燃耐火性能好，抗撕裂性好，绝缘性能好，使用寿命长。

本发明另一目的在于提供一种耐高温冶金用软电缆用护套材料，具有可靠的低烟无卤、阻燃耐火、耐高温、抗撕裂性、抗弯曲性、耐热空气性环境优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种耐高温冶金用软电缆，包括电缆内芯和包在电缆内芯外的电缆外层，所述电缆内芯由内向外依次为导电线芯、绕包云母带层、硅橡胶绝缘层和耐火耐高温层，所述电缆外层由内向外依次为高阻燃隔火层和阻燃高抗撕护套，电缆内芯和电缆外层之间的空隙内填充有阻燃填充绳。

由于电缆长期处于高温炉区移动作业状态，常规电缆结构已不能满足此项技术要求，本发明针对这一点进行了特殊设计，采用：6类导体（导电线芯）+合成云母带（绕包云母带层）+硅橡胶绝缘+玻璃纤维丝编织加强（耐火耐高温层）+耐高温填充物（阻燃填充绳）+玻纤带绕包（高阻燃隔火层）+阻燃高抗撕护套的结构型。以适应电缆长期处于高温炉区移动作业状态的工作状态，耐高温性好，阻燃耐火性能好，抗撕裂性好，绝缘性能好，使用寿命长。

绕包云母带层为耐火绝缘作用。硅橡胶绝缘层的厚度根据产品规格设定，一般为1.2-2mm。阻燃高抗撕护套的厚度根据产品规格设定，一般为2-4mm。

作为优选，所述绕包云母带层厚度为0.2-0.5mm。控制绕包云母带层厚度为0.2-0.5mm耐火绝缘性能好。

作为优选，所述耐火耐高温层的材料为玻璃纤维编织物，所述耐火耐高温层的厚度为0.5-1mm。控制耐火耐高温层的厚度为0.5-1mm，耐火耐高温性能好。常规结构的硅橡胶绝缘层外为耐火层，采用无纺布材料，本发明在硅橡胶绝缘层外为耐火耐高温层，且材料为玻璃纤维编织物，这样电缆内芯的外表结构强度大大提高，防止绝缘层在经常高温环境下弯曲时易于龟裂和断裂，提高了使用寿命，而且，耐火耐高温性能也显著提高。

作为优选，所述高阻燃隔火层的材料为玻璃纤维带，所述高阻燃隔火层的厚度为0.3-0.6mm。高阻燃隔火层为玻璃纤维带绕包两层形成。控制高阻燃隔火层的厚度为0.3-0.6mm，耐高温、阻燃性能好。

作为优选，所述阻燃填充绳为玻璃纤维绳。

作为优选，所述阻燃高抗撕护套的材料配方按重量份计为：硅橡胶生胶100份，结构控制剂7-8份，补强填料15-20份，抗氧剂6-8份，无卤阻燃剂10-14份，硫化剂10-15份。

由于电缆长期使用在冶金炼钢炉的高温作业环境，且常处于移动作业状态，导致普通电缆会发生内部断裂和绝缘遇高温弯曲时的龟裂等现象。为了更好地提高电缆的耐高温性能、抗撕性能和使用寿命，本发明在现有硅橡胶护套上进行材料改进。通过加入结构控制剂、补强填料、抗氧剂、无卤阻燃剂和硫化剂等改进助剂，所得材料具有可靠的低烟无卤、阻燃耐火、耐高温、抗撕裂性好、抗弯曲性好、耐热空气性环境等特点，电性能及物理机械性能有了显著提升。

作为优选，结构控制剂为二苯基硅二醇，补强填料为气相法二氧化硅，抗氧剂为三氧化二铁，无卤阻燃剂为三氧化钼，硫化剂为2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷。2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷又称双"2,5"硫化剂。

作为优选，所述阻燃高抗撕护套的材料制备方法为：将硅橡胶生胶在开炼机中温度30±1℃下塑炼均匀，然后加入结构控制剂、补强填料和抗氧剂在35-45℃下混炼13-16min，再加入无卤阻燃剂在35-45℃下混炼6-8min，最后加入硫化剂在35-45℃下混炼5-7min，冷却。制备时，控制混炼温度不能超过45℃，温度过高会使硅橡胶过硫化，导致性能较差。

一种耐高温冶金用软电缆用阻燃高抗撕护套材料，所述阻燃高抗撕护套材料配方按重量份计为：硅橡胶生胶100份，结构控制剂7-8份，补强填料15-20份，抗氧剂6-8份，无卤阻燃剂10-14份，硫化剂10-15份。

作为优选，结构控制剂为二苯基硅二醇，补强填料为气相法二氧化硅，抗氧剂为三氧化二铁，无卤阻燃剂为三氧化钼，硫化剂为2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷。

本发明的有益效果是：

1、采用：导电线芯+合成云母带（绕包云母带层）+硅橡胶绝缘+玻璃纤维丝编织加强（耐火耐高温层）+耐高温填充物（阻燃填充绳）+玻纤带绕包（高阻燃隔火层）+阻燃高抗撕护套的结构型。以适应电缆长期处于高温炉区移动作业状态的工作状态，耐高温性好，阻燃耐火性能好，抗撕裂性好，绝缘性能好，使用寿命长。

2、采用特定研发的阻燃高抗撕护套能有效保护电缆在长期高温状态下因电缆弯曲卷绕频次较高与绝缘层之间相互摩擦而引起的电缆损伤；从而避免电缆在高温电场下的游离放电现象，即使电缆在局部受损的情况下仍能保持一定的有效运行时间，使电缆的绝缘性能处于安全受控状态。

附图说明

图1是本发明的一种横截面结构示意图。

图中：1、导电线芯，2、绕包云母带层，3、硅橡胶绝缘层，4、耐火耐高温层，5、高阻燃隔火层，6、阻燃高抗撕护套，7、阻燃填充绳。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例：

如图1所示的一种耐高温冶金用软电缆，包括电缆内芯和包在电缆内芯外的电缆外层，电缆内芯有3个，所述电缆内芯由内向外依次为导电线芯（铜导体）1、绕包云母带层2、硅橡胶绝缘层（厚度一般为1.2-2mm）3和耐火耐高温层4，绕包云母带层2厚度为0.2-0.5mm，耐火耐高温层4的材料为玻璃纤维编织物（市售），耐火耐高温层4的厚度为0.5-1mm；所述电缆外层由内向外依次为高阻燃隔火层5和阻燃高抗撕护套（厚度一般为2-4mm）6，高阻燃隔火层5的材料为玻璃纤维带（市售），高阻燃隔火层5为玻璃纤维带绕包两层形成，高阻燃隔火层5的厚度为0.3-0.6mm；电缆内芯和电缆外层之间的空隙内填充有阻燃填充绳7，阻燃填充绳7为玻璃纤维绳（市售）。

阻燃高抗撕护套6的材料配方按重量份计为：硅橡胶生胶（乙烯基硅橡胶，市售）100份，结构控制剂（二苯基硅二醇，市售）7-8份，补强填料（气相法二氧化硅，市售）15-20份，抗氧剂（三氧化二铁，市售）6-8份，无卤阻燃剂（三氧化钼，市售）10-14份，硫化剂（2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷，市售）10-15份，具体见表1。

表1阻燃高抗撕护套的材料配方

硅橡胶生胶

结构控制剂

补强填料

抗氧剂

无卤阻燃剂

硫化剂

配方1

100kg

7 kg

20 kg

6 kg

14 kg

15 kg

配方2

100 kg

8 kg

15 kg

8 kg

10 kg

10 kg

配方3

100 kg

7.5 kg

18 kg

7 kg

12 kg

12 kg

阻燃高抗撕护套的材料制备方法为：将硅橡胶生胶在开炼机中温度30±1℃下塑炼均匀，然后加入结构控制剂、补强填料和抗氧剂在35-45℃下混炼13-16min，再加入无卤阻燃剂在35-45℃下混炼6-8min，最后加入硫化剂在35-45℃下混炼5-7min，冷却。

本发明的软电缆及护套材料的耐高温、阻燃防火性能、耐磨性能、耐弯曲性能

1、电缆导体的长期允许工作温度达到90-250℃。

2、短路时（最长时间不超过5s）电缆导体的最高温度不超过1000℃。

3、电缆护套的阻燃试验：按照GB/T18380.11进行试验时，碳化或受损部分的上端与上夹头顶端的距离大于50mm。

4、耐火特性：电缆按照GB/T19216.21进行耐火试验，供火温度为950-1000℃，燃烧时间为180min（公安部标准最高标准GA306.2-2007ⅠA级只需要90min），通电缆的额定电压，没有一个熔断器或断路器断开；导体不断，即灯泡不熄灭。

5、耐磨性能：往复运动2000次，即单向运动4000次，导体不发生断路，导体间不应发生短路，电缆和滑轮（试验设备）之间不发生短路，试验结束后，剥掉电缆护套（电缆外层），绝缘线芯（电缆内芯）经受额定电压的耐压试验而不击穿。

6、电缆允许的弯曲半径不小于电缆直径的4倍，适用于高温场合弯曲频次较高的电源装置连接。

本发明的产品电性能、绝缘机械性能见表2、表3.

表2

表3

。

由表2、表3可知，本发明的产品电性能及物理机械性能有了显著提升。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (2)

1.一种耐高温冶金用软电缆，包括电缆内芯和包在电缆内芯外的电缆外层，其特征在于：所述电缆内芯由内向外依次为导电线芯（1）、绕包云母带层（2）、硅橡胶绝缘层（3）和耐火耐高温层（4），所述电缆外层由内向外依次为高阻燃隔火层（5）和阻燃高抗撕护套（6），电缆内芯和电缆外层之间的空隙内填充有阻燃填充绳（7）；所述绕包云母带层厚度为0.2-0.5mm；所述耐火耐高温层的材料为玻璃纤维编织物，所述耐火耐高温层的厚度为0.5-1mm；所述高阻燃隔火层的材料为玻璃纤维带，所述高阻燃隔火层的厚度为0.3-0.6mm；所述阻燃填充绳为玻璃纤维绳；所述阻燃高抗撕护套的材料配方按重量份计为：硅橡胶生胶100份，结构控制剂7-8份，补强填料15-20份，抗氧剂6-8份，无卤阻燃剂10-14份，硫化剂10-15份；结构控制剂为二苯基硅二醇，补强填料为气相法二氧化硅，抗氧剂为三氧化二铁，无卤阻燃剂为三氧化钼，硫化剂为2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温冶金用软电缆，其特征在于：所述阻燃高抗撕护套的材料制备方法为：将硅橡胶生胶在开炼机中温度30±1℃下塑炼均匀，然后加入结构控制剂、补强填料和抗氧剂在35-45℃下混炼13-16min，再加入无卤阻燃剂在35-45℃下混炼6-8min，最后加入硫化剂在35-45℃下混炼5-7min，冷却。