CN113380466B - 环保型抗机械冲击耐高温火焰电力电缆的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种环保型抗机械冲击耐高温火焰电力电缆的制造方法，包括步骤：1)按导体截面积规格制作导体，备用；2)在导体外制作云母层、有机有机硅树脂层和绝缘层，构成的高温耐火线芯，步骤包括：2.1)取云母带，将云母带采用双层绕包工艺紧贴绕包在步骤1)制得的导体上；2.2)双次浇覆工艺，在云母层外分两次浇覆有机硅树脂构成；2.3)挤包交联聚乙烯环保型绝缘料，制得高温耐火线芯；3)根据电缆产品线芯数量要求，取多根高温耐火线芯与填充共同绞合制得缆芯；4)在缆芯外绕包低烟无卤带材后，再包裹联锁金属层和外护套层，构成抗敲击护套层；5)取环保型护套料在挤塑机中融化，并通过挤塑机的机头将护套料挤包在步骤4)制得线缆半成品外，得到最终电缆。

Description

环保型抗机械冲击耐高温火焰电力电缆的制造方法
技术领域
本技术方案具体是一种环保型抗敲击耐1000℃火焰电力电缆的生产制造方法及电缆，属电线电缆技术领域，较多用于1kV及以下低压电力电缆的生产制造等。
背景技术
一般的电缆，在火灾中无法维持电力传输，以电梯用电缆来说，其无法保障电梯、自动门的正常使用，严重影响人员的逃生；同时也无法保证隔离墙的正常升降，可能会导致火灾更严重。而且常见的电缆耐火试验中，要求电缆能承受750℃的单纯火焰，可靠运行90min。现有试验的条件单一，温度较低。而火灾的实际情况远比试验情况复杂得多，火焰温度会高于750℃，且经常伴有燃烧物掉落等情况。普通的耐火电缆不仅承受火焰能力差，一旦出现燃烧物掉落的情况，云母带会在敲击或机械冲击后会立刻失效，导致电力传输中断，从而引起更严重的火灾事故，同时对救援任务带来消极影响。
常见的耐火电缆，仅仅能承受750℃的火焰，且不能承受燃烧物砸击，在实际火灾情况下任然存在较大隐患。无法保证火灾情况下的电力传输和设施的正常使用，也无法为火灾救援任务提供便利。
在火灾中，电缆如何在复杂的火灾情况下保持正常工作，承受更高温度的火焰、承受燃烧物的砸击等复杂情况，是当今耐火电缆的重要课题之一，也是耐火电缆的性能有待进一步提升的方面。
发明内容
本技术方案的解决的技术问题主要是对于特定结构的环保型抗机械冲击耐高温火焰电力电缆的生产制造方法，本方法用于制造如下结构的电缆：
电缆的外径范围是7～80mm；
电缆的结构是由缆芯外自内而外依次包裹绕包层5、联锁金属层6和护套层7构成；
所述缆芯是由多根线芯以及填充4绞合构成，绞合的节径比范围为30～40倍，成缆方向是右向；
所述线芯的结构为：由内而外依次为导体1、高温耐火层2和绝缘层3；
所述导体1为铜导体，铜导体是由多根铜单丝绞合构成，铜单丝直径范围是0.43mm～3.33mm；导体的直径范围1.3mm2～30.2mm2；绞合节径比是12～20倍；
所述高温耐火层2包括云母层及其外包的有机硅树脂层；
云母层是由重叠绕包的两层云母带构成，先绕包第一层云母带，再绕包第二层云母带，云母带是经过1000℃煅烧后的金云母带；两层云母带的重叠绕包的平均搭盖率均不小于25％，最小搭盖不小于20％；云母带的厚度不小于0.14mm；两层云母带同向相绕包。
有机硅树脂层是由有机硅树脂构成，定型后有机硅树脂的总厚度为0.05±0.01mm；
所述绝缘层3是由交联聚乙烯环保型绝缘料挤包构成；绝缘层3的厚度是0.7～2.8mm；
所述绕包层5是由两层低烟无卤带材重叠绕包构成；包裹方式为先绕包第一层带材，再绕包第二层带材；低烟无卤带材重叠绕包的重叠率是12～25％；低烟无卤阻燃带要求为氧指数大于70％；
所述联锁金属层6是由镀锌金属带构成，镀锌金属带的厚度是0.2～0.8mm，搭盖率为50％；
所述外护套层7是环保型护套料构成；外护套层7的厚度是1.8mm～3.5mm，最薄点厚度不小于标称值的80％-0.2mm。环保型护套料是环保型低烟无卤护套料。
所述填充是非吸湿性聚丙烯网状撕裂纤维，填充后缆芯圆整度是大于95％；非吸湿性聚丙烯网状撕裂纤维的要求是经100℃±2℃高温240h老化后，不脆化。
以三芯、导体截面积185mm2规格电缆来说：
所述线芯有3根，绞合的节径比范围为30～40倍；单根线芯中导体的称重截面积是185mm2；电缆的外径是60.3±2mm。
导体中的铜单丝的直径是2.62mm，铜单丝公差要求是2.62±0.01mm，铜单丝延伸率≥37％，铜单丝电阻率不超过0.017241Ω·mm2/m；
所述导体是由多层铜单丝分层绞合构成，按照自内层到外层，铜单丝的数量依次为1根、6根、12根和18根，最外层铜单丝的绞合节径比不超过12倍；
所述导体要求为：20℃导体直流电阻＜0.0991Ω/km；导体外径是15.9±0.2mm。
云母层总的标称厚度为0.42mm，云母带是经过1000℃煅烧后的金云母带；云母带的厚度为0.14mm、宽度为35mm，重叠搭盖率为25％～30％，绕包后的线缆外径是16.7±0.1mm。
有机硅树脂层是在云母层外分两次浇覆有机硅树脂构成(两次浇覆的厚度相同)。
绝缘层是由硅烷交联聚乙烯材料挤包构成，绝缘层的标称厚度1.6mm。
绕包层5的低烟无卤阻燃带的规格为厚度0.2mm、宽度60mm，绕包搭盖宽度是5～8mm；绕包后线缆的外径是42.3±2mm。
联锁金属层是由单层镀锌钢带联锁绕包制成，单层镀锌钢带的厚度是0.2mm、宽度是55mm，重叠率为50％；
联锁绕包后线缆的外径是54.3±2mm，压痕深度0.4mm；
镀锌钢带的要求为抗拉强度不小于295N/mm2，伸长率不小于20％，联锁金属层的重量≥40g/m2。
所述外护套层的标称厚度是3.0mm。
本环保型抗机械冲击耐高温火焰电力电缆的制造方法的步骤包括：
一种环保型抗机械冲击的耐1000℃火焰电力电缆的制造方法，其特征是包括步骤：
1)按导体截面积规格制作导体，备用；
2)在导体外制作云母层、有机硅树脂层和绝缘层，构成的高温耐火线芯，步骤包括：
2.1)取云母带，将云母带采用双层绕包工艺紧贴绕包在步骤1)制得的导体(1)上；两层云母带的重叠绕包的平均搭盖率均不小于25％，最小搭盖不小于20％；防止在弯曲过程中导体漏包，搭盖率不大于45％，搭盖超过50％以上时容易出现绕包不平整的现象，从而影响质量。
采用半切线式绕包机进行绕包，绕包转速为30～1500r/min，线速为2～15m/min，绕包张力不大于60N。
云母带是经过1000℃煅烧后的金云母带，因为煅烧型的云母带是将普通的云母放到1000℃的火焰下进行煅烧，这样的高温煅烧会去掉的云母中的杂质以及劣质云母，使云母的耐高温和绝缘性能都有大幅提升。由于杂质和缺陷的减少，这样制作出来的云母纸在被火焰下不易开裂，且耐温等级大幅提升。
2.2)双次浇覆工艺，在云母层外分两次浇覆有机硅树脂构成有机硅树脂层；有机硅树脂定型后可以起到保护云母带的作用，在火焰条件下，有机硅树脂受热结壳可以起到隔热和防止云母层脱落的作用。
采用流体浇覆机进行生产，将有机硅树脂GJ-251和GJ-384按1：1混合后，加热到80℃，让有机硅树脂自上而下流到回流槽形成胶柱，有机硅树脂流量为50(±5)L/h，牵引速度不大于6m/min，浇覆后再通过50℃的热风将其烘干定型，风管直径为100mm，风速为2.5(±0.3)m/s。首次浇覆和二次浇覆间隔10米，工艺参数相同。
2.3)挤包交联聚乙烯环保型绝缘料，牌号可以为MG80018J-90，制得高温耐火线芯；
3)根据电缆产品需求，取多根高温耐火线芯与填充材料共同绞合制得缆芯；
4)在缆芯外绕包低烟无卤带材后，再包裹联锁金属层和外护套层，构成抗敲击护套层，步骤包括：
4.1)在连锁铠装机上，把单层金属带穿过双轮压制模，金属带压制后，径向截面呈N型；
4.2)将缆芯从绕包钩的中心穿过；
4.3)将压制后的金属带通过绕包钩，让N型的金属带联锁地绕包在缆芯外，形成带有沟壑的联锁金属层；
将钢带压制成N型，使其一层搭盖一层形成联锁，大幅降低钢带出现缝隙的风险，且由于压制形成的立体皱纹，其抗机械冲击和抗砸击的能力也大幅提升，承受60Mpa的机械冲击而不变形，绕包钩高度为2～7mm，绕包转速为30～60r/min，绕包过程中需全程喷乳化液润滑，避免毛刺产生。
5)取环保型护套料在挤塑机中融化，并通过挤塑机的机头将护套料挤包在步骤4.3)制得线缆半成品外，得到最终电缆。
护套料是环保型低烟无卤护套料，可采用低烟无卤护套料牌号为临海HB-HW461-8。
护套料挤出时110温区的温度分别为：110℃、115℃、120℃、130℃、135℃、140℃、150℃、155℃、155℃和155℃；挤塑机的螺杆转速是不大于25转/分钟，牵引速度6-25m/min，挤出电流不大于240A。采用分段冷却，首段水冷温度为50～70℃，第二段水冷为20～30℃。
生产过程中的物料要求为：导体为铜导体；云母带是经过1000℃煅烧后的金云母带；两层云母带的重叠绕包的平均搭盖率均不小于25％，最小搭盖不小于20％；云母带的厚度不小于0.14mm；联锁金属层的金属带是镀锌金属带，厚度是0.2～0.8mm，搭盖率为50％。
对于特定规格的电缆：3芯，185mm2；
特征是所述步骤3)中，有3根高温耐火线芯，绞合的节径比范围为30～40倍；单根线芯中导体的称重截面积是185mm2；电缆的外径是60.3±2mm；
则：
所述步骤1)中，制作导体的步骤为：
1.1)取直径Φ8mm铜杆拉制成直径Φ2.62mm铜单丝；铜单丝公差要求2.62±0.01mm，铜单丝延伸率≥37％，铜单丝电阻率不超过0.017241Ω·mm2/m；
制得导体为：20℃导体直流电阻＜0.0991Ω/km；导体外径是15.9±0.2mm；
采用绞线机将铜单丝分层绞合：铜单丝按照自内层到外层，依次为1根、6根、12根和18根单丝排列，此结构最稳定，避免出现崩丝或不圆整的现象。
每层每次紧压是采用相应尺寸和角度的模具拉拔，单丝绞向从内至外按照S、Z、S设定，第二层单丝6根，S向绞合，节径比为16-18倍。
第三层单丝12根，Z绞合，节径比16-14倍，绞合后通过φ11.57mm的紧压模具进行紧压，保证导体的表面平整结构稳定。
第四层单丝18根，S向绞合，节径比不超过12倍，绞合后通过φ15.89mm的模具进行紧压，可保证导体圆整，表面平整，减小电缆外径，在本产品中，紧压工序可以使云母带的绕包更平整，避免导体单丝间的沟壑使云母层脱落，所以必须紧压。
每层导体采用相反的方向进行绞合，有利于电场的抵消，降低电缆在运行时发热的程度，有利于道体结构的问题，避免出现导体起扭的情况。
所述步骤2.1)中：
绕包云母层：高温云母层是由经过1000℃煅烧后的金云母带型材料绕包而成，厚度为0.14mm、宽度为35mm，绕包2层，平均重叠率为25％～30％；绕包后的线缆外径是16.7±0.1mm；两层云母带的重叠绕包的平均搭盖率均不小于25％，最小搭盖不小于20％；防止在弯曲过程中导体漏包，搭盖率不大于45％，搭盖超过50％以上时容易出现绕包不平整的现象，从而影响质量。
采用半切线式绕包机进行绕包，绕包转速为30～1500r/min，线速为2～15m/min，绕包张力不大于60N。
绕包煅烧型云母带的作用主要是起到高温火焰下绝缘的作用，在高温火焰条件下普通的交联聚乙烯被烧光，电缆想要正常运行，必须防止导体间短路，而云母带就是一种理想的材料。煅烧型云母在1000℃火焰条件下不会融化或开裂，，云母带在交联聚乙烯被烧光后，起到绝缘的作用，避免导体间短路，以维持线路的正常运行。
所述步骤2.2)中：
涂覆有机硅树脂，有机硅树脂层是在云母层外分两次浇覆有机硅树脂构成，方法为；将有机硅树脂(牌号为GJ-251和GJ-384)按1：1混合后，加热到80℃，让有机硅树脂自上而下流到回流槽形成胶柱，有机硅树脂流量为50±5L/h；使线芯在有机硅树脂柱中通过，牵引速度不大于6m/min，完成单次浇覆，浇覆后再通过(50℃的)热风将其烘干定型。
10米后再重复上述操作完成第2次浇覆和烘干定型。
有机硅树脂烘干定型后的厚度为0.05±0.01mm；
有机硅树脂定型后可以起到保护云母带的作用，防止云母层在反复弯曲的情况下发生脱落。在火焰条件下，云母层在高温火焰条件下可能会发生破裂或脱落，有机硅树脂受热结壳可以起到隔热和固定保护的作用，可以有效防止云母层脱落和破裂，进一步加强产品质量避免事故发生。
所述步骤2.3)中：用挤出机把硅烷交联聚乙烯材料挤包到步骤2.2)制得线缆外，绝缘层的标称厚度1.6mm(可选牌号为MG80018J-90)；
挤包采用Φ120mm挤出机，机头滤网采用3层，它们分别为20目、100目和40目；挤出机的第1～9温区的温度分别为：150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、178℃、180℃、180℃和180℃，挤出机的螺杆转速是70转/分钟；
挤出机模芯尺寸为：Φ23.8mm，模套尺寸Φ30.9mm；生产线平均速度65±0.3m/min；
制得的高温耐火线芯放入85±3℃水浴6h；
本绝缘层采用交联聚乙烯，在正常运行时起到绝缘的作用，防止导体间短路。水浴6h是为了使绝缘交联，交联后可以使电缆的长时间工作温度从70℃提升到90℃，可以增加电缆的载流量。
所述步骤3)中，取三根步骤2)制得的线芯以及填充材料绞合；成缆方向是右向；成缆方式是采用退扭式成缆，成缆节径比范围为30～40倍，涨力设置不大于20kN；
成缆方向为右向，保证与导体最外层绞合方向相反，从而保证导体和电缆的结构稳定性。节径比30-40倍，节径比太小会导致电缆的导体电阻变大，太大会影响电缆的柔软性。
填充材料是非吸湿性聚丙烯网状撕裂纤维，该材料的要求是经100℃±2℃，240h老化，不出现脆化现象；
填充后缆芯圆整度要求是95％以上；
填充材料可以使电缆更加圆整，且聚丙烯网状撕裂纤维这种材料燃烧后成粉末状，不会向内部结构膨胀造成线芯挤压受损。
所述步骤4)中，绕包低烟无卤阻燃带制成绕包层，低烟无卤阻燃带的氧指数是70％以上，低烟无卤阻燃带的规格为厚度0.2mm×宽度60mm，绕包搭盖宽度是5～8mm；绕包后外径是42.3±2mm；
绕包搭盖5～8mm保证电缆的弯曲的情况下不漏包即可。
低烟无卤组阻燃带绕包在缆芯外起到扎紧的作用，低烟无卤组阻燃带不同于其他带材，其氧指数达到38％，在火焰条件下，不会燃烧消失，还能起到隔离明火的作用，可以降低内部温度和出现风险的概率。
所述步骤4.1～4.3)中，用单层镀锌钢带联锁绕包制成联锁金属层，镀锌钢带的厚度是0.2mm、宽度是55mm，重叠率为50％；联锁绕包后线缆的外径是54.3±2mm，压痕深度4mm；镀锌钢带符合YB/T 024规定，镀锌钢带的抗拉强度不小于295N/mm2，伸长率不小于20％，镀锌钢带锌层重量≥40g/m2；
制造过程中，控制牵引机下压力使生产过程中的电缆处于同一个水平高度，牵引机上压力为0.30～0.50MPa，涨紧压力为1.0～1.2MPa，收线张力2500～4000N。
将钢带压制成N型，使其一层搭盖一层形成联锁，大幅降低钢带出现缝隙的风险，且由于压制形成的立体皱纹，其抗机械冲击和抗砸击的能力也大幅提升，承受60Mpa的机械冲击而不变形，绕包钩高度为2～7mm，高度太大会导致锌层脱落同时电缆外径上升成本增加，高度太小会使抗冲击能力减弱且联锁容易不服帖，钢带绕包转速为30～60r/min，绕包过程中需全程喷乳化液润滑，避免毛刺产生。
考虑火灾的复杂环境，添加连锁金属层，可防止燃烧物砸击或其他机械冲击对云母层或导体造成伤害，可以保证线路的完整性，对于普通的铠装层是由镀锌钢带重叠间隙绕包构成，在机械冲击后容易变形且出现缝隙。采用联锁工艺进行生产，将钢带压制成N型，使其一层搭盖一层形成联锁，大幅降低钢带出现缝隙的风险，且由于压制形成的立体皱纹，其抗机械冲击和抗砸击的能力也大幅提升，可有效保护线路。
所述步骤5)中，外护套层是由无卤环保型聚烯烃护套料挤包制得；外护套层的标称厚度是3.0mm，符合GB/T 12706标准规定要求；制得电缆整体外径为60.3±2mm；
护套采用环保型低烟无卤护套料，具体可以是低烟无卤护套料牌号为临海HB-HW461-8。
挤包采用Φ150mm挤塑机，挤塑机的第1～10温区的温度分别为：110℃、115℃、120℃、130℃、135℃、140℃、150℃、155℃、155℃和155℃；挤塑机的螺杆转速是25转/分钟，挤出电流190A。
挤塑机的螺杆转速是不大于25转/分钟，牵引速度6-25m/min，挤出电流不大于240A。采用分段冷却，首段水冷温度为50～70℃，第二段水冷为20～30℃。这种护套在工作运行时起到保护电缆的作用，其中含有阻燃剂，可以在火灾情况下有效延缓火焰蔓延，且里面没有卤族元素和重金属，对环境没有污染。
技术原理说明：
本技术方方案解决了电缆遇到三个主要问题，分别是高温耐火层、联锁金属层和环保性能。
其中高温耐火层是将经过1000℃煅烧后的金云母带型材料紧贴绕包在导体上，普通的云母带在750℃的火焰下就会出现破裂，煅烧型的云母带是将普通的云母放到1000℃的火焰下进行煅烧，这样的高温煅烧会去掉的云母中的杂质以及劣质云母，使云母的耐高温和绝缘性能都有大幅提升。由于杂质和缺陷的减少，这样制作出来的云母纸在被火焰下不易开裂，且耐温等级大幅提升。
之后采用双次浇覆工艺，在云母层涂覆一层有机硅树脂，之后再采用热风吹干。云母纸本身易脱落，加上电缆生产中需要反复上盘弯曲，很容易使云母粉掉落，造成质量问题。涂覆有机硅树脂可以在普通环境下起到保护云母层的作用，防止云母粉掉落或其他机械损伤。有机硅树脂在高温火焰条件下还会结壳，结壳之后可以避免云母层和火焰直接接触，还可以阻止云母带在高温火焰下的开裂现象，火焰条件下同样起到保护云母带作用，使质量进一步提升，增加产品可靠度。
考虑火灾的复杂环境，添加连锁金属层，可防止燃烧物砸击或其他机械冲击对云母层或导体造成伤害，可以保证线路的完整性，对于普通的铠装层是由镀锌钢带重叠间隙绕包构成，在机械冲击后容易变形且出现缝隙。采用联锁工艺进行生产，将钢带压制成N型，使其一层搭盖一层形成联锁，大幅降低钢带出现缝隙的风险，且由于压制形成的立体皱纹，其抗机械冲击和抗砸击的能力也大幅提升，可有效保护线路。
此电缆的所有材料均使用环保材料，且通过rosh2.0检测，为满足环保要求。因人工合成云母中含有氟元素，所以不能满足环保要求，所以采用经过特殊工艺制成的天然云母代替性能更好的人工合成云母。阻燃性能优异的无尘岩棉绳和玻纤绳中都含有玻璃纤维，所以不能使用，只能牺牲阻燃性能换为环保的PP绳。护套料采用本厂自制的环保型护套料，在火灾时电缆能阻止火焰的蔓延、发烟少以及没有卤素气体释放。
本发明的有益效果是：
环保型抗敲击耐1000℃火焰电力电缆，解决了电缆不能实际火灾中保持线路完整性的问题。火灾中若无法维持电力传输，就无法保障电梯、自动门的正常使用，严重影响人员的逃生；同时也无法保证隔离墙的正常升降在保证电缆环保性能的情况下，可在伴有机械冲击的1000℃火焰条件下维持180min的电力传输。解决普通耐火电缆只能承受750℃的单纯火焰可靠运行90min的限制。为考虑火灾火焰温度高于750℃，且经常伴有燃烧物掉落等情况。采用环保型抗敲击耐1000℃火焰电力电缆，可防止云母带在砸击或机械冲击后失效，保证电力传输，避免引起更严重的火灾事故，同时为救援任务提供可靠的帮助。
本发明的优点是采用了煅烧型云母带材和有机硅树脂作为高温耐火层，有机硅树脂采用双次浇覆工艺，可保护云母带不脱落，也可在火灾中防止云母带开裂，可使电缆承受1000℃的火焰。采用联锁工艺进行生产，将钢带压制成N型，使其一层搭盖一层形成联锁，大幅降低钢带出现缝隙的风险，且由于压制形成的立体皱纹，其抗机械冲击和抗砸击的能力也大幅提升，可有效保护线路。大截面导体，采用多层紧压结构，减小导体外径；绝缘、填充、护套等所有材料都为环保材料，在火灾时电缆能阻止火焰的蔓延、发烟少以及没有卤素气体释放，为救援工作降低困难，并减少对被困人员和救援人员的伤害。
附图说明
图1是本实施例电缆的径向截面示意图，
图中：1、导体，2、高温耐火层，3、绝缘层，4、填充，5、绕包层，6、联锁金属层，7、外护套层。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本技术方案进一步说明如下：
一种环保型抗机械冲击耐高温火焰电力电缆的制造方法，包括步骤：
1)按导体截面积规格制作导体1，备用；
2)在导体1外制作云母层、有机硅树脂层和绝缘层，构成的高温耐火线芯，步骤包括：
2.1)取云母带，将云母带采用双层绕包工艺紧贴绕包在步骤1)制得的导体1上；两层云母带的重叠绕包的平均搭盖率均不小于25％，最小搭盖不小于20％；同时，搭盖率不大于45％；
采用半切线式绕包机进行绕包，绕包转速为30～1500r/min，线速为2～15m/min，绕包张力不大于60N；
云母带是经过1000℃煅烧后的金云母带；
2.2)双次浇覆工艺，在云母层外分两次浇覆有机硅树脂构成有机硅树脂层；
首次浇覆：
采用流体浇覆机进行生产，将有机硅树脂加热，自上而下流到回流槽形成胶柱，有机硅树脂流量为50±5L/h；使线芯在有机硅树脂柱中通过，线缆的牵引速度不大于6m/min，浇覆后再通过热风将其烘干定型；
二次浇覆：
工艺参数与首次浇覆相同；首次浇覆和二次浇覆的工位间隔10米；
2.3)挤包交联聚乙烯环保型绝缘料，制得高温耐火线芯；
3)根据电缆产品线芯数量要求，取多根高温耐火线芯与填充材料共同绞合制得缆芯；
4)在缆芯外绕包低烟无卤带材后，再包裹联锁金属层和外护套层，构成抗敲击护套层，步骤包括：
4.1)在连锁铠装机上，把单层金属带穿过双轮压制模，金属带压制后，径向截面呈N型；
4.2)将缆芯从绕包钩的中心穿过；
4.3)将压制后的金属带通过绕包钩，让N型的金属带联锁地绕包在缆芯外，形成带有沟壑的联锁金属层；
将钢带压制成N型，使其一层搭盖一层形成联锁；绕包钩高度为2～7mm，绕包转速为30～60r/min，绕包过程中需全程喷乳化液润滑；
4.4)取环保型护套料在挤塑机中融化，并通过挤塑机的机头将护套料挤包在步骤4.3)制得线缆半成品外，得到最终电缆；
生产过程中的物料要求为：
步骤1)中的导体为铜导体；
步骤2)中的云母带的厚度不小于0.14mm；
步骤4.1)中，联锁金属层的金属带是镀锌金属带，厚度是0.2～0.8mm，搭盖率为50％。
本例中，对于特定规格的电缆：3线芯，单根线芯中导体的称重截面积是185mm2；
所述步骤3)中，有3根高温耐火线芯，绞合的节径比范围为30～40倍；单根线芯中导体的称重截面积是185mm2；电缆的外径是60.3±2mm。
所述步骤1)中，制作导体的步骤为：
1.1)取直径Φ8mm铜杆拉制成直径Φ2.62mm铜单丝；铜单丝公差要求2.62±0.01mm，铜单丝延伸率≥37％，铜单丝电阻率不超过0.017241Ω·mm2/m；
制得导体为：20℃导体直流电阻＜0.0991Ω/km；导体外径是15.9±0.2mm；
采用绞线机将铜单丝分层绞合：铜单丝按照自内层到外层，依次为1根、6根、12根和18根单丝排列；
每层每次紧压是采用相应尺寸和角度的模具拉拔，单丝绞向从内至外按照S、Z、S设定，
第二层单丝6根，S向绞合，节径比为16～18倍；
第三层单丝12根，Z绞合，节径比16～14倍；
绞合后通过Φ11.57mm的紧压模具进行紧压；
第四层单丝18根，S向绞合，节径比不超过12倍，绞合后通过Φ15.89mm的模具进行紧压。
步骤2.1)中：
绕包云母层：金云母带的厚度为0.14mm、宽度为35mm，绕包2层，平均重叠率为25％～30％；
绕包后的线缆外径是16.7±0.1mm；
所述步骤2.2)中：
取牌号为GJ-251和GJ-384的机硅树脂按1：1混合后，加热到80℃，自上而下流到回流槽形成胶柱；
浇覆后通过50℃的热风烘干定型，风管直径为100mm，风速为2.5±0.3m/s，烘干后完成单次浇覆；
有机硅树脂层厚度为0.05±0.01mm。
所述步骤2.3)中：用挤出机把硅烷交联聚乙烯材料(牌号可以为MG80018J-90)挤包到步骤2.2)制得线缆外，绝缘层的标称厚度1.6mm；
挤包采用Φ120mm挤出机，机头滤网采用3层，它们分别为20目、100目和40目；
挤出机的第1～9温区的温度分别为：150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、178℃、180℃、180℃和180℃，挤出机的螺杆转速是70转/分钟；
挤出机模芯尺寸为：Φ23.8mm，模套尺寸Φ30.9mm；生产线平均速度65±0.3m/min；
制得的高温耐火线芯放入85±3℃水浴6h；
所述步骤3)中，取三根步骤2)制得的线芯以及填充材料绞合；成缆方向是右向；成缆方式是采用退扭式成缆，涨力设置不大于20kN；
填充材料是非吸湿性聚丙烯网状撕裂纤维，该材料的要求是经100℃±2℃，240h老化，不出现脆化现象；
填充后缆芯圆整度要求是95％以上。
所述步骤4)中，绕包低烟无卤阻燃带制成绕包层，低烟无卤阻燃带的氧指数是70％以上，低烟无卤阻燃带的规格为厚度0.2mm、宽度60mm，绕包搭盖宽度是5～8mm；绕包后外径是42.3±2mm。
所述步骤4.1～4.3)中，用单层镀锌钢带联锁绕包制成联锁金属层，镀锌钢带的厚度是0.2mm、宽度是55mm，重叠率为50％；
联锁绕包后线缆的外径是54.3±2mm，压痕深度4mm；镀锌钢带符合YB/T 024规定，镀锌钢带的抗拉强度不小于295N/mm2，伸长率不小于20％，镀锌钢带锌层重量≥40g/m2；
制造过程中，控制牵引机下压力使生产过程中的线缆处于同一个水平高度，牵引机上压力为0.30～0.50MPa，涨紧压力为1.0～1.2MPa，收线张力2500～4000N。
所述步骤4.4)中，外护套层是由无卤环保型聚烯烃护套料(牌号是临海HB-HW461-8)挤包制得；外护套层的标称厚度是3.0mm，符合GB/T 12706标准规定要求；制得电缆整体外径为60.3±2mm；
挤包采用Φ150mm挤塑机，挤塑机的第1～10温区的温度分别为：110℃、115℃、120℃、130℃、135℃、140℃、150℃、155℃、155℃和155℃；挤塑机的挤出电流190A；
挤塑机的螺杆转速是不大于25转/分钟，牵引速度6～25m/min，挤出电流不大于240A；
采用分段冷却，首段水冷温度为50～70℃，第二段水冷为20～30℃。
质检:
绝缘热收缩：线芯放入烘箱130°、1h，绝缘收缩不大于4％；
绝缘热延伸试验：负载下最大伸长率≤175％，冷却后永久伸长率≤15％；
火花耐压试验：耐压9.6kv，不击穿。
参考图1，本方法制造电缆为：电缆的外径范围是7～80mm；
电缆的结构是由缆芯外自内而外依次包裹绕包层5、联锁金属层6和护套层7构成；
所述缆芯是由多根线芯以及填充4绞合构成，绞合的节径比范围为30～40倍，成缆方向是右向；
所述线芯的结构为：由内而外依次为导体1、高温耐火层2和绝缘层3；
所述导体1为铜导体，铜导体是由多根铜单丝绞合构成，铜单丝直径范围是0.43mm～3.33mm；导体的直径范围1.3mm2～30.2mm2；绞合节径比是12～20倍；
所述高温耐火层2包括云母层及其外包的有机硅树脂层；
云母层是由重叠绕包的两层云母带构成，先绕包第一层云母带，再绕包第二层云母带，云母带是经过1000℃煅烧后的金云母带；两层云母带的重叠绕包的平均搭盖率均不小于25％，最小搭盖不小于20％；云母带的厚度不小于0.14mm；两层云母带同向相绕包。
有机硅树脂层是由有机硅树脂构成，定型后有机硅树脂的总厚度为0.05±0.01mm；
所述绝缘层3是由交联聚乙烯环保型绝缘料(本例牌号是MG80018J-90)挤包构成；绝缘层3的厚度是0.7～2.8mm；绝缘层的标称厚度1.6mm；
所述绕包层5是由两层低烟无卤带材重叠绕包构成；包裹方式为先绕包第一层带材，再绕包第二层带材；低烟无卤带材重叠绕包的重叠率是12～25％；低烟无卤阻燃带要求为氧指数大于70％；
所述联锁金属层6是由镀锌金属带构成，镀锌金属带的厚度是0.2～0.8mm，搭盖率为50％；
所述外护套层7是环保型护套料构成；外护套层7的厚度是1.8mm～3.5mm，最薄点厚度不小于标称值的80％-0.2mm。
环保型护套料是环保型低烟无卤护套料，本例的牌号为临海HB-HW461-8。
所述填充是非吸湿性聚丙烯网状撕裂纤维，填充后缆芯圆整度是大于95％；非吸湿性聚丙烯网状撕裂纤维的要求是经100℃±2℃高温240h老化后，不脆化。
具体来说，本例方法制得3根线芯，单根线芯中导体的称重截面积是185mm2为例：
线芯绞合的节径比范围为30～40倍；电缆的外径是60.3±2mm。
导体中的铜单丝的直径是2.62mm，铜单丝公差要求是2.62±0.01mm，铜单丝延伸率≥37％，铜单丝电阻率不超过0.017241Ω·mm2/m；
所述导体是由多层铜单丝分层绞合构成，按照自内层到外层，铜单丝的数量依次为1根、6根、12根和18根，最外层铜单丝的绞合节径比不超过12倍；
所述导体要求为：20℃导体直流电阻＜0.0991Ω/km；导体外径是15.9±0.2mm。
云母层总的标称厚度为0.42mm，云母带是经过1000℃煅烧后的金云母带；云母带的厚度为0.14mm、宽度为35mm，重叠搭盖率为25％～30％，绕包后的线缆外径是16.7±0.1mm。
有机硅树脂层是在云母层外分两次浇覆有机硅树脂构成。
绝缘层是由硅烷交联聚乙烯材料挤包构成，绝缘层的标称厚度1.6mm。
绕包层的低烟无卤阻燃带的规格为厚度0.2mm、宽度60mm，绕包搭盖宽度是5～8mm；绕包后线缆的外径是42.3±2mm。
联锁金属层是由单层镀锌钢带联锁绕包制成，单层镀锌钢带的厚度是0.2mm、宽度是55mm，重叠率为50％；
联锁绕包后线缆的外径是54.3±2mm，压痕深度是0.4mm；
镀锌钢带的要求为抗拉强度不小于295N/mm2，伸长率不小于20％，联锁金属层的重量≥40g/m2。
所述外护套层7的标称厚度是3.0mm。
结果检测，本例电缆的主要参数包括：
Figure GDA0003925942160000101
Figure GDA0003925942160000111

Claims (9)

1.一种环保型抗机械冲击耐高温火焰电力电缆的制造方法，其特征是
电缆的结构是由缆芯外自内而外依次包裹绕包层（5）、联锁金属层（6）和外护套层（7）构成；
所述缆芯是由多根线芯以及填充（4）绞合构成，绞合的节径比范围为30～40倍，成缆方向是右向；
所述线芯的结构为：由内而外依次为导体（1）、高温耐火层（2）和绝缘层（3）；
所述导体（1）为铜导体，铜导体是由多根铜单丝绞合构成，铜单丝直径范围是0.43mm～3.33mm；导体的直径范围1.3mm2～30.2mm2；绞合节径比是12～20倍；
所述高温耐火层（2）包括云母层及其外包的有机硅树脂层；
云母层是由重叠绕包的两层云母带构成，先绕包第一层云母带，再绕包第二层云母带；两层云母带同向绕包；
有机硅树脂层是由有机硅树脂构成，定型后有机硅树脂的总厚度为0.05±0.01mm；
所述绝缘层（3）是由交联聚乙烯环保型绝缘料挤包构成；绝缘层（3）的厚度是0.7～2.8mm；
所述绕包层（5）是由两层低烟无卤阻燃带重叠绕包构成；包裹方式为先绕包第一层带材，再绕包第二层带材；低烟无卤阻燃带重叠绕包的重叠率是12～25%；低烟无卤阻燃带要求为氧指数大于70%；
所述外护套层（7）是环保型护套料构成；外护套层（7）的厚度是1.8mm～3.5mm，最薄点厚度不小于标称值的80%-0.2mm；环保型护套料是环保型低烟无卤护套料；
制造方法包括步骤：
1）按导体截面积规格制作导体（1），备用；
2）在导体（1）外制作云母层、有机硅树脂层和绝缘层，构成的高温耐火线芯，步骤包括：
2.1）取云母带，将云母带采用双层绕包工艺紧贴绕包在步骤1）制得的导体（1）上；两层云母带的重叠绕包的平均搭盖率均不小于25%，最小搭盖不小于20%；同时，搭盖率不大于45%；
采用半切线式绕包机进行绕包，绕包转速为30～1500r/min，线速为2～15m/min，绕包张力不大于60N；
云母带是经过1000℃煅烧后的金云母带；
2.2）双次浇覆工艺，在云母层外分两次浇覆有机硅树脂构成有机硅树脂层；
首次浇覆：
采用流体浇覆机进行生产，将有机硅树脂加热，自上而下流到回流槽形成胶柱，有机硅树脂流量为50±5L/h；使线芯在有机硅树脂柱中通过，线缆的牵引速度不大于6m/min，浇覆后再通过热风将其烘干定型；
二次浇覆：
工艺参数与首次浇覆相同；首次浇覆和二次浇覆的工位间隔10米；
2.3）挤包交联聚乙烯环保型绝缘料，制得高温耐火线芯；
3）根据电缆产品线芯数量要求，取多根高温耐火线芯与填充材料共同绞合制得缆芯；
4）在缆芯外绕包低烟无卤阻燃带后，再包裹联锁金属层和外护套层，构成抗敲击护套层，步骤包括：
4.1）在连锁铠装机上，把单层金属带穿过双轮压制模，金属带压制后，径向截面呈N型；
4.2）将缆芯从绕包钩的中心穿过；
4.3）将压制后的金属带通过绕包钩，让N型的金属带联锁地绕包在缆芯外，形成带有沟壑的联锁金属层；
将钢带压制成N型，使其一层搭盖一层形成联锁；绕包钩高度为2～7mm，绕包转速为30～60r/min，绕包过程中需全程喷乳化液润滑；
5）取环保型护套料在挤塑机中融化，并通过挤塑机的机头将护套料挤包在步骤4.3）制得线缆半成品外，得到最终电缆；
生产过程中的物料要求为：
步骤1）中的导体为铜导体；
步骤2）中的云母带的厚度不小于0.14mm；
步骤4.1）中，联锁金属层的金属带是镀锌金属带，厚度是0.2～0.8mm，搭盖率为50%。
2.根据权利要求1所述的环保型抗机械冲击耐高温火焰电力电缆的制造方法，其特征是对于特定规格的电缆：3线芯，单根线芯中导体的称重截面积是185mm2；
所述步骤3）中，有3根高温耐火线芯，绞合的节径比范围为30～40倍；单根线芯中导体的称重截面积是185mm2；电缆的外径是60.3±2mm。
3.根据权利要求2所述的环保型抗机械冲击耐高温火焰电力电缆的制造方法，其特征是所述步骤1）中，制作导体的步骤为：
1.1）取直径Φ8mm铜杆拉制成直径Φ2.62mm铜单丝；铜单丝公差要求2.62±0.01mm，铜单丝延伸率≥37%，铜单丝电阻率不超过0.017241Ω·mm2/m；
制得导体为：20℃导体直流电阻＜0.0991Ω/km；导体外径是15.9±0.2mm；
采用绞线机将铜单丝分层绞合：铜单丝按照自内层到外层，依次为1根、6根、12根和18根单丝排列；
每层每次紧压是采用相应尺寸和角度的模具拉拔，单丝绞向从内至外按照S、Z、S设定，
第二层单丝6根，S向绞合，节径比为16～18倍；
第三层单丝12根，Z绞合，节径比16～14倍；
绞合后通过Φ11.57mm的紧压模具进行紧压；
第四层单丝18根，S向绞合，节径比不超过12倍，绞合后通过Φ15.89mm的模具进行紧压。
4.根据权利要求2所述的环保型抗机械冲击耐高温火焰电力电缆的制造方法，其特征是述步骤2.1）中：
绕包云母层：金云母带的厚度为0.14mm、宽度为35mm，绕包2层，平均重叠率为25%～30%；
绕包后的线缆外径是16.7±0.1mm；
所述步骤2.2）中：
取牌号为GJ-251和GJ-384的机硅树脂按1：1混合后，加热到80℃，自上而下流到回流槽形成胶柱；
浇覆后通过50℃的热风烘干定型，风管直径为100mm，风速为2.5±0.3m/s，烘干后完成单次浇覆；
有机硅树脂层厚度为0.05±0.01mm。
5.根据权利要求1所述的环保型抗机械冲击耐高温火焰电力电缆的制造方法，其特征是所述步骤2.3）中：用挤出机把硅烷交联聚乙烯材料挤包到步骤2.2）制得线缆外，绝缘层的标称厚度1.6mm；
挤包采用Φ120mm挤出机，机头滤网采用3层，它们分别为20目、100目和40目；
挤出机的第1～9温区的温度分别为：150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、178℃、180℃、180℃和180℃，挤出机的螺杆转速是70转/分钟；
挤出机模芯尺寸为：Φ23.8mm，模套尺寸Φ30.9mm；生产线平均速度65±0.3m/min；
制得的高温耐火线芯放入85±3℃水浴6h。
6.根据权利要求2所述的环保型抗机械冲击耐高温火焰电力电缆的制造方法，其特征是所述步骤3）中，取三根步骤2）制得的线芯以及填充材料绞合；成缆方向是右向；成缆方式是采用退扭式成缆，涨力设置不大于20kN；
填充材料是非吸湿性聚丙烯网状撕裂纤维，该材料的要求是经100℃±2℃，240h老化，不出现脆化现象；
填充后缆芯圆整度要求是95%以上。
7.根据权利要求2所述的环保型抗机械冲击耐高温火焰电力电缆的制造方法，其特征是所述步骤4）中，绕包低烟无卤阻燃带制成绕包层，低烟无卤阻燃带的氧指数是70%以上，低烟无卤阻燃带的规格为厚度0.2mm、宽度60mm，绕包搭盖宽度是5～8mm；绕包后外径是42.3±2mm。
8.根据权利要求2所述的环保型抗机械冲击耐高温火焰电力电缆的制造方法，其特征是所述步骤4.1～4.3）中，用单层镀锌钢带联锁绕包制成联锁金属层，镀锌钢带的厚度是0.2mm、宽度是55mm，重叠率为50%；
联锁绕包后线缆的外径是54.3±2mm，压痕深度4mm；镀锌钢带符合YB/T 024规定，镀锌钢带的抗拉强度不小于295N/mm2，伸长率不小于20％，镀锌钢带锌层重量≥40g/m2；
制造过程中，控制牵引机下压力使生产过程中的线缆处于同一个水平高度，牵引机上压力为0.30～0.50MPa，涨紧压力为1.0～1.2MPa，收线张力2500～4000N。
9.根据权利要求2所述的环保型抗机械冲击耐高温火焰电力电缆的制造方法，其特征是所述步骤5）中，外护套层是由无卤环保型聚烯烃护套料挤包制得；外护套层的标称厚度是3.0mm，符合GB/T 12706标准规定要求；制得电缆整体外径为60.3±2mm；
挤包采用Φ150mm挤塑机，挤塑机的第1～10温区的温度分别为：110℃、115℃、120℃、130℃、135℃、140℃、150℃、155℃、155℃和155℃；挤塑机的挤出电流190A；
挤塑机的螺杆转速是不大于25转/分钟，牵引速度6～25m/min，挤出电流不大于240A；
采用分段冷却，首段水冷温度为50～70℃，第二段水冷为20～30℃。
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