CN117467833A - 一种绞合铝合金导体在线连续退火装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绞合铝合金导体在线连续退火装置及方法，涉及电缆生产技术领域；退火装置包括：原料架，能够按照设定的张力进行放线；限位架，能够限制绞合铝合金导体的走线方向的走线位置；退火炉，中部设置有炉膛，且所述炉膛横向贯穿所述退火炉的炉体；风冷机构，设置有风冷通道，所述风冷通道设置在所述退火炉的出线侧，用于对从退火炉穿出的绞合铝合金导体进行风冷；轮式牵引机构，设在所述风冷机构的出线侧，用于牵引绞合铝合金导体和对风冷后的绞合铝合金导体进行隔水水冷；收线架，用于收卷轮式牵引机构输出的绞合铝合金导体，能够对绞制后的绞合铝合金导体进行在线连续退火，不受退火炉尺寸的限制。退火方法基于前述的退火装置。
Description
技术领域
本发明涉及电缆生产技术领域，具体涉及一种绞合铝合金导体在线连续退火装置及方法。
背景技术
在输电电缆领域，为了建设资源节约型社会，我国已形成了“以铝代铜”的社会共识，得到了管理部门及主要用户的支持。铝作为一种可回收利用的金属，相对于铜而言更为丰富，有助于节约稀缺资源，促进行业的可持续发展。此外，铝具有较低的价格、密度更低、重量更轻的优势，特别适用于长距离输电。
然而，目前电缆生产中采用的普遍是2类绞合的铝绞合铝合金导体作为线芯，在生产过程中，需先将先进行铝合金杆进行拉丝生产，再经过绞制工序绞制成所需截面的绞合铝合金导体，然后将绞合后的绞合铝合金导体整盘置于退火炉中经过高温加热并且保温，再进行自然冷却的退火处理。
上述退火工艺虽然能够消除绞合铝合金导体的内部应力，但是通过在退火过程中，退火炉对绞合铝合金导体线圈的外周加热，其加热不充分，不能保证整盘绞合铝合金导体的每一层都能均匀的受热达到退火目的。并且由于退火炉的尺寸受限，限制了电缆的生产长度，不能生产大长度的铝合金电缆。
发明内容
针对现有绞合铝合金导体退火处理过程中退火不均匀和无法生产大长度的绞合铝合金导体的技术问题，本发明提供了一种绞合铝合金导体在线连续退火装置及方法，能够对绞制后的绞合铝合金导体进行在线连续退火，不受退火炉尺寸的限制，能够生产大长度绞合铝合金导体电缆，同时能对绞合铝合金导体进行充分均匀的退火，提高了绞合铝合金导体的电性能和机械性能。
本发明通过下述技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种绞合铝合金导体在线连续退火装置，包括：原料架，用于绕设绞制后的绞合铝合金导体，且在绞合铝合金导体被牵拉的情况下，能够按照设定的张力进行放线；限位架，位于所述原料架的出线侧，能够限制绞合铝合金导体的走线方向的走线位置；退火炉，中部设置有炉膛，且所述炉膛横向贯穿所述退火炉的炉体；风冷机构，设置有风冷通道，所述风冷通道设置在所述退火炉的出线侧，用于对从退火炉穿出的绞合铝合金导体进行风冷；轮式牵引机构，设在所述风冷机构的出线侧，用于牵引绞合铝合金导体和对风冷后的绞合铝合金导体进行隔水水冷；收线架，用于收卷轮式牵引机构输出的绞合铝合金导体。
本发明提供的绞合铝合金导体在线连续退火装置，包括原料架、限位架、退火炉、风冷机构、轮式牵引机构和收线架，其中，退火炉中部设置有贯穿炉体的炉膛， 轮式牵引机构能够牵引绞合铝合金导体和对风冷后的绞合铝合金导体进行隔水水冷，在使用时，将待退火处理的绞合铝合金导体绕设在原料架上，并通过限位架导向和限位后依次穿过退火炉和风冷机构，再通过轮式牵引机构进行牵引、由收线架收卷。
其中，通过限位架能够避免绞合铝合金导体与退火炉的炉臂接触产生摩擦，而退火炉能够对位于其内的绞合铝合金导体线段进行充分均匀的加热，以进行退火处理，风冷机构和轮式牵引机构能够依次对退火后的绞合铝合金导体依次进行风冷和水冷，以充分的冷却绞合铝合金导体，在轮式牵引机构的带动下绞合铝合金导体能够连续不断的对后续的绞合铝合金导体进行退火和冷却处理，从而对绞合铝合金导体进行在线连续退火，生产不受火炉尺寸的限制，能够生产大长度绞合铝合金导体电缆。同时，通过绞合铝合金导体穿过退火炉的方式，对绞合铝合金导体进行加热，绞合铝合金导体受热均匀，能对绞合铝合金导体进行充分均匀的退火，提高了绞合铝合金导体的电性能和机械性能。而隔水水冷，能够避免绞合铝合金导体被氧化。
综上，本发明提供的绞合铝合金导体在线连续退火装置，能够对绞制后的绞合铝合金导体进行在线连续退火，不受退火炉尺寸的限制，能够生产大长度绞合铝合金导体电缆，同时能对绞合铝合金导体进行充分均匀的退火，提高了绞合铝合金导体的电性能和机械性能。
在一可选的实施方式中，所述退火炉中部设置有退火管，所述退火管外套设有感应加热线圈，所述炉膛为所述退火管的内腔，以便于快速的对绞合铝合金导体进行加热。
在一可选的实施方式中，所述风冷机构设置有风冷管，所述风冷管连接有压缩气源，所述风冷通道为所述风冷管的内腔，以便于对从退火炉中穿出的绞合铝合金导体进行风冷。
在一可选的实施方式中，所述风冷管与所述退火管连通，以直接对从退火炉中穿出的绞合铝合金导体进行风冷，避免绞合铝合金导体氧化。
在一可选的实施方式中，所述风冷管的长度大于4米，以确保对从退火炉中穿出的绞合铝合金导体进行充分的风冷。
在一可选的实施方式中，所述轮式牵引机构为双轮牵引机构，所述轮式牵引机构的轮体为圆槽轮、两个牵引轮相向倾斜设置，且所述轮式牵引机构的牵引轮内部均设置用于容纳循环冷却水的空腔，确保在牵引绞合铝合金导体的同时能够对其进行隔水水冷。
在一可选的实施方式中，还包括长度计量器，所述长度计量器设置在所述限位架和所述退火炉之间，以便于计量合绞合铝合金导体的长度。
第二方面，本发明提供了一种绞合铝合金导体在线连续退火方法，包括以下步骤：
S10、将绞制后的绞合铝合金导体按照设定的速度穿过退火炉的炉膛，以进行退火消应处理；
S20、对从所述退火炉穿出的绞合铝合金导体依次进行风冷和隔水水冷。
本发明提供的绞合铝合金导体在线连续退火方法，通过绞合铝合金导体穿过退火炉的方式，对绞合铝合金导体进行加热，绞合铝合金导体受热均匀，能对绞合铝合金导体进行充分均匀的退火，提高了绞合铝合金导体的电性能和机械性能，而隔水水冷，能够避免绞合铝合金导体被氧化，同时，实现了对绞合铝合金导体进行在线连续退火，生产不受火炉尺寸的限制，可生产大长度绞合铝合金导体电缆。
具体而言，所述退火炉为涡流感应加热炉，所述退火炉的退火电压为0.15V～0.8V、退火电流为80A～200A，以使得绞合铝合金导体穿过退火炉时，能够获得适宜的退火温度。
具体而言，风冷在风冷管中进行，且风冷的冷却气体气压≥0.6Mpa，以充分的对退火处理后绞合铝合金导体进行风冷。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明提供的绞合铝合金导体在线连续退火装置，包括原料架、限位架、退火炉、风冷机构、轮式牵引机构和收线架，其中，退火炉中部设置有贯穿炉体的炉膛， 轮式牵引机构能够牵引绞合铝合金导体和对风冷后的绞合铝合金导体进行隔水水冷，在使用时，将待退火处理的绞合铝合金导体绕设在原料架上，并通过限位架导向和限位后依次穿过退火炉和风冷机构，再通过轮式牵引机构进行牵引、由收线架收卷，以实现绞合铝合金导体进行在线连续退火，生产不受火炉尺寸的限制，能够生产大长度绞合铝合金导体电缆。
2、本发明提供的绞合铝合金导体在线连续退火装置，退火炉对位于其内的绞合铝合金导体线段进行充分均匀的加热，能对绞合铝合金导体进行充分均匀的退火，提高了绞合铝合金导体的电性能和机械性能。
3、本发明提供的绞合铝合金导体在线连续退火装置，轮式牵引机构对绞合铝合金导体进行隔水水冷，能够避免绞合铝合金导体被氧化。
4、本发明提供的绞合铝合金导体在线连续退火方法，通过绞合铝合金导体穿过退火炉的方式，对绞合铝合金导体进行加热，绞合铝合金导体受热均匀，能对绞合铝合金导体进行充分均匀的退火，提高了绞合铝合金导体的电性能和机械性能，而隔水水冷，能够避免绞合铝合金导体被氧化，同时，实现了对绞合铝合金导体进行在线连续退火，生产不受火炉尺寸的限制，可生产大长度绞合铝合金导体电缆。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
在附图中：
图1为本发明实施例绞合铝合金导体在线连续退火装置的结构示意图。
附图中标记及对应的特征名称：
1-原料架，2-限位架，3-长度计量器，4-退火炉，5-风冷机构，6-轮式牵引机构，7-收线架。
实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本申请实施例的描述中，术语 “中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
实施例
结合图1，本实施例提供了一种绞合铝合金导体在线连续退火装置，包括：原料架1，用于绕设绞制后的绞合铝合金导体，且在绞合铝合金导体被牵拉的情况下，能够按照设定的张力进行放线；限位架2，位于所述原料架1的出线侧，能够限制绞合铝合金导体的走线方向的走线位置；退火炉4，中部设置有炉膛，且所述炉膛横向贯穿所述退火炉4的炉体；风冷机构5，设置有风冷通道，所述风冷通道设置在所述退火炉4的出线侧，用于对从退火炉4穿出的绞合铝合金导体进行风冷；轮式牵引机构6，设在所述风冷机构5的出线侧，用于牵引绞合铝合金导体和对风冷后的绞合铝合金导体进行隔水水冷；收线架7，用于收卷轮式牵引机构6输出的绞合铝合金导体。
可以理解的是，原料架1用于绕设绞制后的绞合铝合金导体，而绞制后的绞合铝合金导体长度通常较长，一般采用龙门式放线架作为原料架1使用。而龙门式放线架是配有磁粉制动器，以通过磁粉制动器控制原料架1的放线张力，当然，也可以采用其他结构原理的制动器控制放线架的放线张力。
对于限位架2，主要起到限制绞合铝合金导体的轴线放线和出线的高度，通常采用井字架。
在本实施例中，为确保绞合铝合金导体能够顺利的穿过退火炉4，所述退火炉4中部设置有退火管，所述退火管外套设有感应加热线圈，所述炉膛为所述退火管的内腔，以便于快速的对绞合铝合金导体进行加热。一般采用不锈钢管制作退火管，退火管的长度应当不小于2米，也可根据退火后导体情况适当增加退火管道长度。
而在退火管外套设有感应加热线圈，也就是说，退火管采用在线退火感应装置，通过全固态感应式加热，使绞合铝合金导体在经过由感应加热线圈时，在交流电场的磁力线下产生的涡电流而瞬间加热，以使得退火炉4能够快速的进行加热，不仅加热速度快，而且绞合铝合金导体表面受热均匀、不易氧化、能耗低。
应立理解的是，退火炉4为全固态感应式加热，使绞合铝合金导体在经过感应加热线圈时瞬间加热，以通过控制感应电压和感应电流获得合适的退火温度，从而消除产品内应力。而感应加热线圈的退火电流由PLC（或其他控制器）进行控制，根据感应加热线圈的电流，反馈给轮式牵引机构6，以使得轮式牵引机构6以适配的牵引速度进行牵引，使得退火电流与牵引速度相匹配。
同样的，所述风冷机构5设置有风冷管，所述风冷管连接有压缩气源，所述风冷通道为所述风冷管的内腔，以便于对从退火炉4中穿出的绞合铝合金导体进行风冷。
在本实施例中，所述风冷管与所述退火管连通，以直接对从退火炉4中穿出的绞合铝合金导体进行风冷，避免绞合铝合金导体氧化。
相应的，所述风冷管的长度大于4米，以确保对从退火炉4中穿出的绞合铝合金导体进行充分的风冷，当然也可根据退火后导体的情况适当增加风冷管的长度。
在此基础上，所述轮式牵引机构6为双轮牵引机构，所述轮式牵引机构6的轮体为圆槽轮、两个牵引轮相向倾斜设置，避免绞合铝合金导体行进时不被挤压，且所述轮式牵引机构6的牵引轮内部均设置用于容纳循环冷却水的空腔，确保在牵引绞合铝合金导体的同时能够对其进行隔水水冷。
通常来说，双轮牵引机构的牵引轮直径大于或等于2500mm。
另外，收线架7用于收卷轮式牵引机构6输出的绞合铝合金导体，通常需要根据生产进度进行移动的和升降，在本实施例中，采用龙门式排线架作为收线架7，其具有龙门地轨行走式结构，电动升降机构，且能电动夹紧和放松线盘。
在此基础上，还包括长度计量器3（计米器），所述长度计量器3设置在所述限位架2和所述退火炉4之间，以便于计量合绞合铝合金导体的长度，从而为控制铝合金导体的牵拉速度提供数据支撑。
需要说明的是，本实施例在使用时，将待退火处理的绞合铝合金导体绕设在原料架1上，并通过限位架2导向和限位后依次穿过退火炉4和风冷机构5，再通过轮式牵引机构6进行牵引、由收线架7收卷。
其中，通过限位架2能够避免绞合铝合金导体与退火炉4的炉臂接触产生摩擦，而退火炉4能够对位于其内的绞合铝合金导体线段进行充分均匀的加热，以进行退火处理，风冷机构5和轮式牵引机构6能够依次对退火后的绞合铝合金导体依次进行风冷和水冷，以充分的冷却绞合铝合金导体，在轮式牵引机构6的带动下绞合铝合金导体能够连续不断的对后续的绞合铝合金导体进行退火和冷却处理，从而对绞合铝合金导体进行在线连续退火，生产不受火炉尺寸的限制，能够生产大长度绞合铝合金导体电缆。
同时，通过绞合铝合金导体穿过退火炉4的方式，对绞合铝合金导体进行加热，绞合铝合金导体受热均匀，能对绞合铝合金导体进行充分均匀的退火，提高了绞合铝合金导体的电性能和机械性能。而隔水水冷，能够避免绞合铝合金导体被氧化。
综上，本实施例提供的绞合铝合金导体在线连续退火装置，能够对绞制后的绞合铝合金导体进行在线连续退火，不受退火炉4尺寸的限制，能够生产大长度绞合铝合金导体电缆，同时能对绞合铝合金导体进行充分均匀的退火，提高了绞合铝合金导体的电性能和机械性能。
实施例
本实施例提供了一种绞合铝合金导体在线连续退火方法，包括以下步骤：
S10、将绞制后的绞合铝合金导体按照设定的速度穿过退火炉4的炉膛，以进行退火消应处理；
S20、对从所述退火炉4穿出的绞合铝合金导体依次进行风冷和隔水水冷。
在本实施例中，所述退火炉4为涡流感应加热炉，所述退火炉4的退火电压为0.15V～0.8V、退火电流为80A～200A，以使得绞合铝合金导体穿过退火炉4时，能够获得适宜的退火温度。
同时，风冷在风冷管中进行，且风冷的冷却气体气压≥0.6Mpa，以充分的对退火处理后绞合铝合金导体进行风冷。
结合实施例1所记载的绞合铝合金导体在线连续退火装置，具体来讲：
生产时，先将绞制后的绞合铝合金导体，经原料架1放线，放线张力通过磁粉制动器进行控制，绞合铝合金导体先经过限位架2，由其对绞合铝合金导体行走方向进行限制，以适应退火管的高度，避免绞合铝合金导体和退火管触擦。
在轮式牵引机构6的牵引下，绞合铝合金导体接着进入退火管中，根据牵引速度匹配退火电压（0.15V～0.8V）和退火电流（80A～200A），以获得适宜的退火温度消除绞合铝合金导体在拉拔紧压过程中产生的内应力，然后通过风冷机构5对退火后的绞合铝合金导体进行风冷、由轮式牵引机构6适配的水循环系统对绞合铝合金导体进行隔水冷却，最后通过收线架7进行排绕。
综上，本实施例提供的绞合铝合金导体在线连续退火方法，通过绞合铝合金导体穿过退火炉4的方式，对绞合铝合金导体进行加热，绞合铝合金导体受热均匀，能对绞合铝合金导体进行充分均匀的退火，提高了绞合铝合金导体的电性能和机械性能，而隔水水冷，能够避免绞合铝合金导体被氧化，同时，实现了对绞合铝合金导体进行在线连续退火，生产不受火炉尺寸的限制，可生产大长度绞合铝合金导体电缆。
另外，本实施例提供了四个生产示例，采用上述的方法进行退火处理，所获得试验数据如表1。
表1
从表1可以看出，采用本实施例退火处理后的绞合铝合金导体，抗拉强度大于120N/mm2，导体电阻小于0.641Ω/km，断裂伸长率大于20%，反复弯曲次数大于30次，符合国标要求。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种绞合铝合金导体在线连续退火装置，其特征在于，包括：
原料架（1），用于绕设绞制后的绞合铝合金导体，且在绞合铝合金导体被牵拉的情况下，能够按照设定的张力进行放线；
限位架（2），位于所述原料架（1）的出线侧，能够限制绞合铝合金导体的走线方向的走线位置；
退火炉（4），中部设置有炉膛，且所述炉膛横向贯穿所述退火炉（4）的炉体；
风冷机构（5），设置有风冷通道，所述风冷通道设置在所述退火炉（4）的出线侧，用于对从退火炉（4）穿出的绞合铝合金导体进行风冷；
轮式牵引机构（6），设在所述风冷机构（5）的出线侧，用于牵引绞合铝合金导体和对风冷后的绞合铝合金导体进行隔水水冷；
收线架（7），用于收卷轮式牵引机构（6）输出的绞合铝合金导体。
2.根据权利要求1所述的绞合铝合金导体在线连续退火装置，其特征在于，所述退火炉（4）中部设置有退火管，所述退火管外套设有感应加热线圈，所述炉膛为所述退火管的内腔。
3.根据权利要求2所述的绞合铝合金导体在线连续退火装置，其特征在于，所述风冷机构（5）设置有风冷管，所述风冷管连接有压缩气源，所述风冷通道为所述风冷管的内腔。
4.根据权利要求3所述的绞合铝合金导体在线连续退火装置，其特征在于，所述风冷管与所述退火管连通。
5.根据权利要求3所述的绞合铝合金导体在线连续退火装置，其特征在于，所述风冷管的长度大于4米。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的绞合铝合金导体在线连续退火装置，其特征在于，所述轮式牵引机构（6）为双轮牵引机构，所述轮式牵引机构（6）的轮体为圆槽轮、两个牵引轮相向倾斜设置，且所述轮式牵引机构（6）的牵引轮内部均设置用于容纳循环冷却水的空腔。
7.根据权利要求1～5中任意一项所述的绞合铝合金导体在线连续退火装置，其特征在于，还包括长度计量器（3），所述长度计量器（3）设置在所述限位架（2）和所述退火炉（4）之间。
8.一种绞合铝合金导体在线连续退火方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、将绞制后的绞合铝合金导体按照设定的速度穿过退火炉（4）的炉膛，以进行退火消应处理；
S20、对从所述退火炉（4）穿出的绞合铝合金导体依次进行风冷和隔水水冷。
9.根据权利要求8所述绞合铝合金导体在线连续退火方法，其特征在于，所述退火炉（4）为涡流感应加热炉，所述退火炉（4）的退火电压为0.15V～0.8V、退火电流为80A～200A。
10.根据权利要求8所述绞合铝合金导体在线连续退火方法，其特征在于，S20中，风冷在风冷管中进行，且风冷的冷却气体气压≥0.6MPa。
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