CN112700930B - 灌装氧化镁矿物绝缘电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种灌装氧化镁矿物绝缘电缆及其制备方法，包括以下步骤：(1)将重质氧化镁粉于850‑950℃高温煅烧除杂，然后与四氟铝酸钾粉均匀混合置于保温炉保温；(2)在装配台上将所需线芯料放入铜管进行坯料装配，将铜管的一端固定；(3)在灌装之前采用磁力分选器清除磁性金属夹杂物，然后将混合粉料灌入铜管内的铜芯周围间隙中，一边灌一边用捣实机构捣实至灌装好；(4)将灌装好混合粉料的线芯铜管进行拉伸‑退火‑再次拉伸‑再次退火处理，直至拉伸出符合设计规格尺寸的线芯铜管。解决了目前氧化镁粉自动灌装法密实度低、抗冲击性能和均匀性差的难题。

Description

灌装氧化镁矿物绝缘电缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种灌装氧化镁矿物绝缘电缆及其制备方法，属于绝缘材料领域。
背景技术
矿物绝缘电缆是由无机矿物材料组成的电缆，通常采用氧化镁粉末为矿物绝缘层压缩密实而成，其熔点(2800℃)远远超过铜护套熔点(1083℃)，且电阻率受温度变化影响小，在高温下具有优良的电绝缘性和散热性，作为无机矿物材料，具有高耐火特性、无烟无毒保安全、载流量大、耐过载能力强、耐腐蚀、防水、防爆、机械性能好、敷设方便等优点，特别适用于对安全要求特别高和环境条件特别恶劣的场所。
国内外矿物绝缘电缆的生产工艺可实现批量化生产方法主要有三种，包括预制氧化镁瓷柱法、氧化镁粉自动灌装法和氩弧焊连续焊接法。预制氧化镁瓷柱法是矿物绝缘电缆初期制造方法，也是最原始的生产工艺。采用氧化镁瓷柱法生产矿物绝缘电缆技术成熟，生产工艺简单，当前国内矿物绝缘电缆的生产厂家也基本上采用这种方法，但是对技术的要求比较高，每一个模具环节的设立必须合理，如果一个环节出错，均会对材料利用产生影响。氩弧焊连续焊接法具有生产连续作业、氧化镁自动封闭灌装、产品较长等优点，但该方法设备投资很大，且产品规格相对较为单一，制备成本高，生产过程复杂，产品质量难控制。
根据国内外当前矿物绝缘电缆实际生产现状来看，利用氧化镁粉自动灌装法制备矿物绝缘电缆的工艺逐渐成熟，特别是近年来，国内装备制造业水平的提升，一些生产厂家在引进国外技术的同时，对该生产工艺流程一直在不断发展和优化，对于氧化镁粉自动灌装法制备矿物绝缘电缆能力也有了较大水平的提升。由于灌粉工艺的连续性，质量可控性不强，在人、机、料、法、环四个质量关键因素上如有失误容易造成产品缺陷，一旦任何一个工序发生问题都会影响整个产品的性能，特别是填充氧化镁粉这一工序主要利用捣装杆上的冲头压紧可靠性差，无法确保氧化镁粉均匀分布在铜管中，导致氧化镁粉自动灌装法制备的矿物绝缘电缆质量不稳定，密实度低，抗冲击性能和均匀性差。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的第一目的在于提供一种灌装氧化镁矿物绝缘电缆的制备方法，第二目的在于提供灌装氧化镁矿物绝缘电缆。解决了目前氧化镁粉自动灌装法密实度低、抗冲击性能和均匀性差的难题。
为了实现上述第一目的，本发明的技术方案为：一种灌装氧化镁矿物绝缘电缆的制备方法，包括以下步骤：
(1)重质氧化镁粉先进行高温排潮处理，将重质氧化镁粉送入于850-950℃高温煅烧除杂，然后与四氟铝酸钾粉均匀混合后，置于保温炉于250-350℃保温，以防止混合物料吸水受潮；
(2)铜管和线芯材料清洗去污，在装配台上将所需线芯料放入铜管进行坯料装配，将铜管的一端固定；
(3)从保温箱内取出混合粉料，在灌装之前采用磁力分选器清除混合粉料中的磁性金属夹杂物，然后将混合粉料灌入铜管内的铜芯周围间隙中，一边灌一边用捣实机构捣实至灌装好；
(4)将灌装好混合粉料的线芯铜管进行拉伸-退火-再次拉伸-再次退火处理，直至拉伸出符合设计规格尺寸的线芯铜管；
(5)对线芯铜管进行浸水检测后，在铜管外周挤塑包外护套，得到灌装氧化镁矿物绝缘电缆。
上述方案中，重质氧化镁和四氟铝酸钾的添加比例为：按照重量份数计，95-98质量份重质氧化镁，2-5质量份四氟铝酸钾。
上述方案中：退火温度为650℃。
上述方案中：重质氧化镁粉于电加热滚筒炉内煅烧除杂。
一种灌装氧化镁矿物绝缘电缆，按照所述的制备方法制备得到。
本发明中采用的重质氧化镁和四氟铝酸钾均为粉体。四氟铝酸钾为不吸水粉体，在低温熔融状态下具有超流体性质，能快速在重质氧化镁粉的间隙中流动，使重质氧化镁粉在铜管内均匀性，增大氧化镁粉的密实度，从而增大矿物绝缘电缆的承压强度，同时，四氟铝酸钾无论是熔融态还是气态，均以稳定的分子态存在，不会分解产生氟化钾腐蚀电缆，对矿物绝缘电缆的耐火性能和绝缘性能无影响，在退火阶段，由于退火温度(650℃)高于四氟铝酸钾的熔融温度(575℃)，熔融态四氟铝酸钾的超流动性会以爬壁的方式从铜管的两端流出，而气态的四氟铝酸钾则以分子态的形式逸出，经两次退火后经检测铜管内无四氟铝酸钾残留。
本发明提供的灌装氧化镁矿物绝缘电缆，具有以下有益效果：1、氧化镁绝缘层的密实度能达到3.0-3.2g/cm3，较原有工艺(按照相同的灌装方法，未添加四氟铝酸钾)的密实度2.2-2.6g/cm3提高了20％-40％。
2、相应的矿物绝缘电缆在绝缘性体积电阻率由2.7×1015Ω·cm提高到1.3-1.9×1016Ω·cm以上，超过国内同类产品绝缘体绝缘性能1个数量级以上，使成品电缆的绝缘电阻明显提高，以BTTZ-750-1*150*90米举例：改进前的矿物绝缘电缆绝缘电阻为3500MΩ，本发明的灌装氧化镁矿物绝缘电缆绝缘电阻为45000MΩ)。
3、抗冲击性能提高，能通过重复4次弯曲试验，浸水1250V/15min不击穿。
4、耐火温度提高、耐火时间延长。本发明950-1000℃/240min不击穿。
5、防潮能力提高，由于氧化镁密度的提高，减少了空气中水分的吸入，保证了电缆的绝缘电阻。
6、抗压性能提高，压扁性能可在原有压扁系数的情况下降低至少0.05。
7、使用寿命提高，由于氧化镁密度的提高，会大大降低绝缘中氧气的含量，防止导体养化，提高电缆的使用寿命。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明作进一步说明：
实施例1
一种灌装氧化镁矿物绝缘电缆的制备方法，包括以下步骤：
(1)重质氧化镁粉先进行高温排潮处理，将重质氧化镁粉先送入电加热滚筒炉内于850-950℃高温煅烧除杂，然后与四氟铝酸钾粉均匀混合后装箱，置于保温炉于250-350℃保温，以防止混合物料吸水受潮。重质氧化镁和四氟铝酸钾的添加比例为：按照重量份数计，95质量份重质氧化镁，2质量份四氟铝酸钾。
(2)铜管和线芯材料清洗去污，在装配台上将所需线芯料放入铜管进行坯料装配，将铜管的一端固定。
(3)从保温箱内取出混合粉料，在灌装之前采用磁力分选器清除磁性金属夹杂物，然后将混合粉料灌入铜管内的铜芯周围间隙中，利用加料漏斗灌粉，一边灌一边用捣实机构捣实至灌装好。灌装前后进行称重，以便确定每根管坯内所装的氧化镁粉的重量是否在工艺控制范围内。具体灌装过程为:利用捣装杆上的冲头压紧混合粉料，冲头上面有导向阀门，不仅起捣固作用，而且可以起到铜线芯定位作用，捣装过程一直进行到气动杆摩擦压力和作用在氧化镁粉上的压力达到平衡时为止，夹具沿着捣杆向下移动一个填充节距，循环反复进行；每循环一次后，捣装杆向上提升一个填充节距；通过调节混合粉料的供料量、捣装杆压力及其冲击频率获得最佳填充速度和密度。此灌装过程为现有技术。
(4)将灌装好混合粉料的线芯铜管进行拉伸-退火-再次拉伸-再次退火处理，直至拉伸出符合设计规格尺寸的线芯铜管。退火温度为650℃。
(5)对线芯铜管进行浸水检测后，在铜管外周挤塑包外护套，得到灌装氧化镁矿物绝缘电缆。氧化镁绝缘层的密实度能达到3.18g/cm3，按照相同的工艺不添加四氟铝酸钾密实度2.2-2.6g/cm3。体积电阻率1.5×1016Ω·cm能通过重复4次弯曲试验，浸水1250V/15min不击穿。950-1000℃/240min不击穿。
实施例2
一种灌装氧化镁矿物绝缘电缆的制备方法，包括以下步骤：
(1)重质氧化镁粉先进行高温排潮处理，将重质氧化镁粉先送入电加热滚筒炉内于850-950℃高温煅烧除杂，然后与四氟铝酸钾粉均匀混合后装箱，置于保温炉于250-350℃保温，以防止混合物料吸水受潮。重质氧化镁和四氟铝酸钾的添加比例为：按照重量份数计，98质量份重质氧化镁，5质量份四氟铝酸钾。
(2)铜管和线芯材料清洗去污，在装配台上将所需线芯料放入铜管进行坯料装配，将铜管的一端固定。
(3)从保温箱内取出混合粉料，在灌装之前采用磁力分选器清除磁性金属夹杂物，然后将混合粉料灌入铜管内的铜芯周围间隙中，利用加料漏斗灌粉，一边灌一边用捣实机构捣实至灌装好。灌装前后进行称重，以便确定每根管坯内所装的氧化镁粉的重量是否在工艺控制范围内。具体灌装过程为:利用捣装杆上的冲头压紧混合粉料，冲头上面有导向阀门，不仅起捣固作用，而且可以起到铜线芯定位作用，捣装过程一直进行到气动杆摩擦压力和作用在氧化镁粉上的压力达到平衡时为止，夹具沿着捣杆向下移动一个填充节距，循环反复进行；每循环一次后，捣装杆向上提升一个填充节距；通过调节混合粉料的供料量、捣装杆压力及其冲击频率获得最佳填充速度和密度。此灌装过程为现有技术。
(4)将灌装好混合粉料的线芯铜管进行拉伸-退火-再次拉伸-再次退火处理，直至拉伸出符合设计规格尺寸的线芯铜管。退火温度为650℃。
(5)对线芯铜管进行浸水检测后，在铜管外周挤塑包外护套，得到灌装氧化镁矿物绝缘电缆。氧化镁绝缘层的密实度能达到3.02g/cm3，按照相同的工艺不添加四氟铝酸钾密实度2.2-2.6g/cm3。体积电阻率1.3×1016Ω·cm。能通过重复4次弯曲试验，浸水1250V/15min不击穿。950-1000℃/240min不击穿。
实施例3
一种灌装氧化镁矿物绝缘电缆的制备方法，包括以下步骤：
(1)重质氧化镁粉先进行高温排潮处理，将重质氧化镁粉先送入电加热滚筒炉内于850-950℃高温煅烧除杂，然后与四氟铝酸钾粉均匀混合后装箱，置于保温炉于250-350℃保温，以防止混合物料吸水受潮。重质氧化镁和四氟铝酸钾的添加比例为：按照重量份数，95质量份重质氧化镁，4质量份四氟铝酸钾。
(2)铜管和线芯材料清洗去污，在装配台上将所需线芯料放入铜管进行坯料装配，将铜管的一端固定。
(3)从保温箱内取出混合粉料，在灌装之前采用磁力分选器清除磁性金属夹杂物，然后将混合粉料灌入铜管内的铜芯周围间隙中，利用加料漏斗灌粉，一边灌一边用捣实机构捣实至灌装好。灌装前后进行称重，以便确定每根管坯内所装的氧化镁粉的重量是否在工艺控制范围内。具体灌装过程为:利用捣装杆上的冲头压紧混合粉料，冲头上面有导向阀门，不仅起捣固作用，而且可以起到铜线芯定位作用，捣装过程一直进行到气动杆摩擦压力和作用在氧化镁粉上的压力达到平衡时为止，夹具沿着捣杆向下移动一个填充节距，循环反复进行；每循环一次后，捣装杆向上提升一个填充节距；通过调节混合粉料的供料量、捣装杆压力及其冲击频率获得最佳填充速度和密度。此灌装过程为现有技术。
(4)将灌装好混合粉料的线芯铜管进行拉伸-退火-再次拉伸-再次退火处理，直至拉伸出符合设计规格尺寸的线芯铜管。退火温度为650℃。
(5)对线芯铜管进行浸水检测后，在铜管外周挤塑包外护套，得到灌装氧化镁矿物绝缘电缆。
氧化镁绝缘层的密实度能达到3.20g/cm3，按照相同的工艺不添加四氟铝酸钾密实度2.2-2.6g/cm3。体积电阻率1.9×1016Ω·cm。能通过重复4次弯曲试验，浸水1250V/15min不击穿。950-1000℃/240min不击穿。
本发明不局限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种提高电阻率的灌装氧化镁矿物绝缘电缆的制备方法，包括以下步骤：
(1)重质氧化镁粉先进行高温排潮处理，将重质氧化镁粉于850-950℃高温煅烧除杂，然后与四氟铝酸钾粉均匀混合后，置于保温炉于250-350℃保温，以防止混合物料吸水受潮；重质氧化镁和四氟铝酸钾的添加比例为：按照重量份数计，95-98质量份重质氧化镁，2-5质量份四氟铝酸钾；
(2)铜管和线芯材料清洗去污，在装配台上将所需线芯料放入铜管进行坯料装配，将铜管的一端固定；
(3)从保温箱内取出混合粉料，在灌装之前采用磁力分选器清除混合粉料中的磁性金属夹杂物，然后将混合粉料灌入铜管内的铜芯周围间隙中，一边灌一边用捣实机构捣实至灌装好；
(4)将灌装好混合粉料的线芯铜管进行拉伸-退火-再次拉伸-再次退火处理，直至拉伸出符合设计规格尺寸的线芯铜管；退火温度为650℃；
(5)对线芯铜管进行浸水检测后，在铜管外周挤塑包外护套，得到灌装氧化镁矿物绝缘电缆。
2.根据权利要求1所述提高电阻率的灌装氧化镁矿物绝缘电缆的制备方法，其特征在于：重质氧化镁粉于电加热滚筒炉内煅烧除杂。
3.一种提高电阻率的灌装氧化镁矿物绝缘电缆，其特征在于：按照权利要求1-2任一项所述的制备方法制备得到。
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