- •Т.В. КОСТЫГОВА
- •ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОВОДОВ
- •Костыгова Т.В.
- •1. ПРОИЗВОДСТВО ПРОВОЛОКИ
- •1.1. Металлы, обрабатываемые в кабельной промышленности
- •1.2. Изготовление медной и алюминиевой катанки
- •1.4.3. Прокатные станы
- •1.7. Травление катанки
- •1.8. Скальпирование медной катанки
- •1.10. Оборудование для волочения проволоки
- •1.12. Отжиг медной и алюминиевой проволоки
- •2. ПРОИЗВОДСТВО ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ
- •2.1. Классификация обмоточных проводов
- •3.2.Способы наложения эмалевой изоляции
- •expfciTo)
- •3.3.2. Расчет концентрации растворителя для случая, когда скорость процесса определяется внешним массообменом (Bi < 1)
- •3*5. Условия возникновения газообразных включений на стадии пленкообразования
- •UooJ
- •3.7.1. Агрегаты для эмалирования проволоки диаметром 0,015-0,05 мм
- •3.7.4. Устройство катализаторов
- •3.8. Особенности эмалирования проводов из расплава смол
- •4. ПРОИЗВОДСТВО ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ
- •4.1.1. Обмоточные машины для наложения изоляцни из натуральных и синтетических волокон
- •4.2. Подразделенные и транспонированные обмоточные провода
- •4.4. Обмоточные провода с пластмассовой изоляцией
- •ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОВОДОВ
1.ПРОИЗВОДСТВО ПРОВОЛОКИ
1.1.Металлы, обрабатываемые в кабельной промышленности
Металлы подразделяются на черные и цветные. К первым относятся железо и его сплавы с углеродом - сталь, чугун. Все остальные металлы - медь, олово, свинец, алюминий и др. - цветные.
Свойства некоторых цветных металлов, применяемых в кабельной промышленности, приведены в табл. 1.1.
|
|
|
Свойства цветных металлов |
Таблица 1.1 |
|||
|
|
|
|
||||
|
Свойства |
Медь |
Алюминий |
Константан |
Манганин |
||
Плотность, г/см3 |
8,9 |
2,7 |
8,9 |
8,4 |
|||
Предел прочности при |
|
|
|
|
|||
растяжении |
в |
мягком |
|
|
|
|
|
состоянии, кгс/мм2 |
22-24 |
8,0 |
40-50 |
50-55 |
|||
Удельное |
электриче |
|
|
|
|
||
ское |
сопротивление |
|
|
|
|
||
при 20 °С, Ом-мм2 /м |
0,017 |
0,028 |
0,48 |
0,43 |
|||
Температура |
плавле |
|
|
|
|
||
ния, °С |
|
|
1083 |
658,7 |
1260 |
1010 |
Основной проводниковый материал - медь. По электропроводности она превосходит все другие металлы (за исключением серебра), что позво ляет обеспечивать минимальные габариты обмоток электрических машин, аппаратов и приборов.
Чистота применяемой меди имеет большое значение. Различные при меси даже в ничтожных количествах резко снижают проводимость меди и ухудшают ее технологические свойства.
Кислород находится в меди в виде закиси С112О, которая снижает пла стичность меди, создает хрупкость при перегибах и повышает предел прочности. Медь, содержащая больше 0,1 % кислорода, легко разрушается при горячей прокатке, плохо поддается пайке. При нагреве в восстанови тельной атмосфере медь, содержащая кислород, становится красноломкой, т.е. хрупкой, и растрескивается. Объясняется это «водородной болезнью» меди. При высокой температуре (800-970 °С) водород, окись углерода и метан, которые входят в атмосферу печи, восстанавливают закись меди.
Происходят реакции, при которых образуются водяные пары и углеки слота:
Cu20 + Н2 = 2Си + Н20, Си20 + СО = 2Си + С02.
Эти газы выходят на поверхность слитка и образуют микроскопиче ские трещины в поверхностном слое металла. Через трещины восстанови тельные газы постепенно проникают в более глубокие слои слитка. Это в конечном итоге может привести к разрушению слитков.
Одной из вреднейших примесей в меди является висмут. Он вызывает красноломкость и хладноломкость. Для горячей прокатки допускается медь с содержанием висмута не более 0,005 %. При содержании висмута 0,25 % медь крошится в порошок.
Фосфор присутствует в меди как остаток фосфористого раскислителя. Он обладает значительным химическим сродством к кислороду и поэтому добавляется в медь только в качестве специальной присадки для раскисле ния. При присадке фосфора к меди в количестве, большем, чем необходи мо для связывания кислорода, избыток фосфора образует твердый раствор с медью, что снижает ее проводимость.
Свинец также является вредной примесью. Он вызывает разрушение меди при горячей обработке, его содержание не должно превышать 0,005 %.
Железо понижает электропроводимость меди, его содержание в меди должно быть не более 0,005 %. При содержании в меди 0,05 % железа проводимость ее уменьшается на 15 %. Под влиянием железа измельчается структура, задерживается рекристаллизация, повышается прочность и ухудшаются антикоррозийные свойства меди.
Резко снижает пластичность меди при горячей и холодной прокатке сера. В меди, идущей для кабельной продукции, серы содержится не более
0,002 %.
Примеси оказывают неблагоприятное влияние на механические и электрические свойства меди, поэтому медь с содержанием примесей бо лее 0,1 % в кабельном производстве вообще не применяется.
Лучшими параметрами с точки зрения применения в производстве обмоточных, в первую очередь эмалированных, проводов обладает бески слородная медь. Она превосходит обычную медь по пластичности и обес печивает получение проволоки с лучшим качеством поверхности.
В соответствии с ГОСТ 859-78 медь по химическому составу разделя ется на несколько марок. В кабельной промышленности используется только медь повышенной чистоты марок не ниже Ml, МООк, МОк, МОку, М006, М06, Ml к, Ml б, Ml у. Не применяется медь марки М1ф с повышен
ным содержанием фосфора (0,012-0,06 %), а также М1р (раскисленная фосфором и содержащая его в количестве 0,002- 0,012 %).
Индексы при марках имеют следующие значения: к, ку - катодная медь; б - бескислородная медь; у - катодная переплавленная; р, ф - рас кисленная.
Цифры 00, 0 и 1 определяют содержание меди. Наибольшее содержа ние меди (99,9-99,99 %) имеют марки МООк, М006.
На кабельные заводы медь поступает в слитках (вайербарсах) трапе цеидальной формы со скошенными концами, а бескислородная - в слитках прямоугольной формы с закруглениями на углах. Формы медных слитков показаны на рис. 1.1.
|
|
|
'— Г- |
' |
|
L |
|
! |
|
|
|
С Я |
3 |
|
|
|
|
||
|
|
а |
1 |
Я i |
< |
|
б) |
\ / у у / |
|
L |
J LS |
Рис. 1.1. Форма медных слитков (ГОСТ 193-79): типа СВ (о), СН и СС (б)
Трапецеидальные слитки отливаются в горизонтально расположенные изложницы, открытые сверху, так что поверхность меди не защищена сверху от окисления и контактирует с воздухом. В результате при кри сталлизации поверхность слитка становится морщинистой, «рожистой». Это связано с тем, что насыщенный кислородом слой меди имеет большую усадку при остывании, чем основная масса слитка. Наличие «рожистой» поверхности затрудняет получение при последующих операциях прокатки и волочения медной проволоки с высококачественной поверхностью. По этому для получения эмалированных проводов используются строганные слитки, у которых верхний слой снимается на глубину 8-12 мм. По хими ческому составу медные слитки горизонтальной отливки должны соответ ствовать меди не ниже марки M l, причем содержание кислорода не долж но превышать 0,06 %.
Бескислородная медь, поставляемая в слитках вертикального испол нения, не имеет сильно окисленной поверхности. По химическому составу она должна соответствовать меди не ниже марки М06. Слитки вертикаль-
ной отливки более однородны по содержанию кислорода и пористости, по механическим свойствам.
В соответствии с ГОСТ 193-79 для кабельной промышленности вы пускаются медные слитки следующих марок:
СВ - вертикальной непрерывной отливки; СН - горизонтальной отливки, с неудаленной верхней поверхностью;
СС - горизонтальной отливки, с удаленной верхней поверхностью. Размеры медных слитков приведены в табл. 1.2 [2].
|
Размеры медных слитков, мм |
Таблица 1.2 |
|
|
|
||
Марка слитка |
Длина! |
Ширина В |
Высота Н |
СН |
1372 |
98 |
92-102 |
СС |
1360 |
110 |
100 |
СВ-1 |
1400 |
100 |
100 |
СВ |
2800 |
100 |
100 |
Вторым по значению металлом |
в производстве обмоточных и эмали |
рованных проводов является алюминий.
Алюминий - металл серебристо-белого цвета, обладает низким удель ным весом, высокой проводимостью. В чистом виде алюминий имеет очень хорошие пластические свойства. Отличительной особенностью алюминия является хорошая коррозионная стойкость. Тонкая окисная пленка защищает металл от дальнейшего окисления. Железо и кремний снижают пластичность и проводимость алюминия (железо делает его хрупким и снижает его химическую стойкость, кремний упрочняет его).
Для производства обмоточных проводов применяется алюминий тех нической чистоты марок А5Е и А7Е по ГОСТ 11069-74. В нем содержание марганца не более 0,01 %, магния не более 0,02 %, мышьяка не более 0,015 %. В алюминии марки А5Е допускается содержание кремния не бо лее 0,12 % и других примесей (титан, ванадий, марганец, хром) не более 0,01 %.
Удельное электрическое сопротивление алюминия в 1,62 раза выше, чем меди. Поэтому сечение алюминиевой проволоки с электрическим со противлением, равным сопротивлению медной проволоки, должно быть в 1,62 раза больше, а диаметр в 1,27 раза больше, чем сечение и диаметр медной проволоки. При этом алюминиевая проволока будет в два раза лег че медной [1].
Алюминий поставляется в слитках с примерными размерами 100x100x2700 мм, весом до 76 кг. Однако в настоящее время для произ водства проводов в основном используется катанка, получаемая непосред