几种常见退火工艺方法及比较

几种常见退火工艺及比较

我们知道，铜杆和铝杆在拉丝机上拉拔的过程中，会发生硬化、变脆，为了恢复单丝的塑性，保持良好的电气性能，因此需要将线材在一定的温度下进行热处理（退火处理）。

目前常见的退火方法有：退火炉退火，热管式退火，接触式电刷传输大电流退火和感应式退火等几种方法，下面逐一分析、比较各种退火方法的优缺点。

1、退火炉退火

退火炉退火设备主要由退火罐、加热丝、等组成（参见图1）。它通过把单丝放置在一个加热的容器内，达到退火的目的。

该设备的主要优点：设备简单、易维护。

缺点：耗电量大，退火后单丝性能不稳定，不能在线连续退火，而且退火周期较长。

2、热管式退火

热管式退火设备主要由不锈钢管、加热丝、冷却液、收放线装置等组成（参见图2）。它通过电热丝加热一根空心管，单丝通过加热的空心管，达到退火的目的。

该设备的主要优点：设备较简单，能够实现在线连续退火，而且退火周期相对较短。

缺点：耗电量大，无法实现退火速度自动跟踪(退火温度不能跟随线速作及时调整)。

3、接触式电刷传输大电流退火

接触式电刷传输大电流退火设备主要由可调变压器、电刷、电极轮、冷却液、收放线装置等组成。它是利用单丝通电流时会发热这一原理来实现退火的。

该设备的主要优点：比较节能，能够实现在线连续退火，而且退火周期较短，能够实现退火速度自动跟踪（能自动根据单丝速度调整退火电压或电流，使单丝退火程度保持一致）。

缺点：由于靠电刷传输电流，电极轮转动使的阻力较大（费能），单丝和电极轮间有时会产

生火花，影响单丝的表面质量。（参见图3）

图3 接触式电刷传输大电流退火示意图

图3中，电极轮1和电极轮3的电位相等（假设都是正极），电极轮2是负极，则电极轮1和电极轮2及电极轮2和电极轮3之间的单丝都有电流通过，并产生热量。从图中可以看出，

电极轮1和电极轮2间的单丝发热比电极轮2和电极轮3的要少，单丝的相对温度较低（因为电极轮1和电极轮2间的单丝较长，通过的电流相对较小），该段称为预热段，电极轮2和电极轮3之间称为退火段。因铜丝在较高的温度下易氧化，为了避免氧化的产生，通常采用水蒸汽保护（2＃铜中拉采用冷却液保护）。经过退火的单丝通过冷却液的冷却后，就可以上收线盘了。

接触式电刷传输大电流退火设备，控制退火程度的方式一般有二种：控制退火电流及控制退火电压。退火电流与退火线径的平方成正比，并与退火的速度有关（速度越快，退火电流需要越大）；退火电压仅取决于退火的速度和单丝的电阻率，与线径无关。基于上述原因，所以以控制退火电压来控制单丝退火程度（单丝的断裂伸长率）的方式比较常用（公司的四台铜拉机，都常用该方式给铜丝退火）。

在铜拉设备上，我们可以看到退火电气柜和退火箱之间，有二根粗大的铜（铝）排相连接，它们传输的是较低的电压（约70伏以下，可根据铜丝的生产线速自动调整），较大的电流（数千安培），打开退火箱后方的铁门，映入眼帘的就是那密密麻麻的导电炭刷（一个电极轮上有几十块烟盒般大小的炭刷），它们负责把铜（铝）排上的电流传输到电极轮上，这样电极轮转动受到的阻力较大。

4、感应式退火

感应式退火设备主要由感应电源、感应线圈、等组成（参见图4），它是利用电磁感应原理达到给单丝退火的目的.

图4 感应退火示意图

该设备的主要优点有：不需要电刷等传输电流到单丝上，工作时所受的阻力较小，退火效率较高（耗电不足退火炉退火或热管式退火的一半），能够实现退火速度自动跟踪，对环境几乎没有污染。

缺点：设备价格较高。

交联机组上的导体预热器，往往是采用了先进的感应加热原理，导体通过感应线圈后，能使导体温度升为所需的温度（一般设定为90℃，交联设备上不需对导体退火，只是提高导体的温度，这样能使电缆的交联度均匀，大幅提升电缆的质量，而且也提高了生产效率）。