2.3 Анализ технологического процесса изготовления силового кабеля

Объектом анализа технологии процесса изготовления продукции предприятия ПуАО «Завод « Южкабель » выбрано процесс изготовления силовых кабелей на напряжение 1-10 кВ. Силовые кабели на напряжение 1 - 10 кВ является наиболее массовой продукцией в группе силовых кабелей. Затраты на их производство примерно на 70% состоят из затрат на материалы.

Все это объективными предпосылками стабильного развития предприятия как крупносерийного производства кабельно-проводниковой продукции с быстрой перестройкой на новую номенклатуру, исходя из потребностей рынка.

Представленные кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии переменного тока частотой 50 Гц в сетях с любым режимом нейтрали. Силовые кабели, как элементы электроэнергетических систем, обеспечивающих надежное электроснабжение. Кабели данного типа соответствуют международным стандартам по нераспространению горения кабелей в пучках.

Кабели на напряжение 1-10 кВ является одним из важнейших видов среди всех кабельных изделий. Он имеет очень широкий ассортимент, включающий в себя кабели на различное напряжение, кабели с разным материалом изоляции, кабели с различными оболочками и защитными покровами. Современное производство силовых кабелей является сложным, высоко динамичным процессом в системе комплекса кабельного производства.

Токопроводящие жилы силовых кабелей должны иметь технические и экономические характеристики (оптимальная стоимость материала, технологичность конструкции жилы). Задачей конструирования жили, являются: выбор материала, сечения и класса жили расчет конструкторско-технологических параметров; проработка основных составляющих технологического процесса.

Основной исходным сырьем для изготовления жил являются медь и алюминий в виде слитков или катанки. Медь является лучшим материалом для токопроводящих жил силовых кабелей. Алюминий в 3,3 раза легче меди, но обладает электропроводностью в 1,65 раза меньше.

Жили изготавливают способом волочения. Сплошные алюминиевые жилы могут быть также изготовлены прессованием из алюминиевых слитков. Этот способ применяется все чаще благодаря его экономичности. Сплошные жилы имеют гладкую поверхность, коэффициент заполнения равен единице, поэтому силовой кабель со сплошными жилами имеет минимальный диаметр и характеризуется минимальным расходом материалов. Для изготовления багатопроволочних круглых и басонових жил, сначала волочением изготавливают проволоку, затем с проволок скручивают жилу, которую называют не уплотненной, и если необходимо, уплотняют ее. Сплошная жила изготавливается горячим прокаткой, волочением или прессованием.

Принятое деление на основные, дополнительные и вспомогательные операции не являются общепринятыми. Все операции составляют неразрывное технологическую последовательность действий над материалами, которые используются с целью предоставления им определенной формы и свойств.

Выходная металлическая сырье для изготовления токопроводящих жил поступает на завод в виде слитков или катанки. Медные катанки бывают трех видов: СВ - слитки вертикального непрерывного литья прямоугольного сечения с содержанием кислорода не более, 0,0035%; СН - слитки горизонтального литья трапециевидного сечения; СС - слитки горизонтального литья, с содержанием кислорода до 0,045%.

Слитки изготавливают методом непрерывного вертикального литья. Сплошная жила изготавливается горячим прокаткой, волочением или прессованием.

Принятое деление на основные, дополнительные и вспомогательные операции не являются общепринятыми. Все операции составляют неразрывное технологическую последовательность действий над материалами, которые используются с целью предоставления им определенной формы и свойств.

Выходная металлическая сырье для изготовления токопроводящих жил поступает на завод в виде слитков или катанки. Медные катанки бывают трех видов: СВ - слитки вертикального непрерывного литья прямоугольного сечения с содержанием кислорода не более, 0,0035%; СН - слитки горизонтального литья трапециевидного сечения; СС - слитки горизонтального литья, с содержанием кислорода до 0,045%.

Слитки изготавливают методом непрерывного вертикального литья.

Катанка может быть изготовлена горячим прокаткой предварительно нагретых слитков или непрерывным литьем и прокачкой. Суть операции горячей прокатки в сжатии горячей заготовки движется линейно, парой валков, вращающихся встречный. Валки имеют канавки круглой, прямоугольной или трапециевидной формы. Прокатки характеризуется следующими параметрами: абсолютное сжатие; относительное сжатие; расширения; опережение.

Волочением называют процесс холодной обработки металла сжатием, при котором заготовки протягивают через отверстие волочильного инструмента - волоки. Отверстие волоки меньше, чем сечение заготовки. Пластичный металл сжимается и вытягивается, принимая в сечении форму и размер волоки. Основной характеристикой процесса является вытяжка заготовки. Она характеризует степень деформации металла, а значит связана с напряжением волочения и структурными изменениями в металле при волочения. Напряжение волочения выбирают так, чтобы она была меньше предела прочности металла после его выхода из волоки.

Для уменьшения коэффициента трения в зоне деформаций волоки и для охлаждения проволоки и волоки применяют специальное смазки поверхности проволоки перед входом ее в зону деформации. Соответствующую зону волоки называют смазочный конус. Для смазывания используется водяной эмульсия мыла и технического масла [5].

Виддпалення проволоки является термической обработкой металла после волочения для восстановления его пластичности и электропроводности. Оно происходит при нагревании до температуры в поджога (для меди - 450-6500С, для алюминия - 350-4000С), содержании при этой температуре в течение определенного срока и последующего охлаждения. Чем ниже температура, тем больше должен быть срок обжига проволоки. Отжига медной проволоки производится в защитной атмосфере, водяного пара или углекислого газа для предотвращения окисления меди. Отжига алюминиевой проволоки проводят в воздухе.

Прессования является перспективным способом изготовления однопроволочних алюминиевых жил. При этом обеспечивается высокая электропроводность и пластичность металла, высокое качество, исключается необходимость видплавлення. Температуру прессования ограничивают 5000С, что в соответствии вызывает необходимость применения высокого давления в диапазоне 620-800 МПа.

При такой технологии прессования размеры кристаллических зерен металла сохраняются, а все деформации происходят в границах.

Скручивания багатопроволочних жил силовых кабелей на напряжение до 10 кВ выполняют по правилам простого концентрического скручивания. Скручивания происходит в калибре, в конце участка проволоки, который вращается. Именно в калибре фиксируется взаимное расположение проволок в жиле, а размер и форма калибра определяет размер и форму неуплотненной скрученной жилы. Если предусмотрено уплотнение, то после калибра жила проходит через уплотнительные вальцы.

Скручивания на инерционных устройствах обусловливает закручивания проволоки вокруг собственной оси примерно на 3600 за один оборот. Такое скручивания называют «скруткой без видкруткы» . При скручивании на без инерционных устройствах проволока закручивается в одну сторону при входе в рамку, вращается, и в другой при выходе из нее. Деформация скручивания в такой жилые практически отсутствуют и она устойчива к изгибам.

Изолирования жил является частью единой рабочей схемы изготовления силовых кабелей на напряжение до 10 кВ. Конкретная схема изоляции определяется материалом изоляции. При этом для многожильных кабелей по сравнению с одножильными, добавляется операция скручивания изолированных жил и наложения поверх них поясной изоляции. Последняя операция подобна операции наложения фазной изоляции и отличается только значениями технологических параметров.

Основным оборудованием для изготовления токопроводящих жил силовых кабелей является волочильное и крутильную оборудования, а также прессы для изготовления сплошных алюминиевых жил. Для волочения используют машины грубого и среднего волочения. Грубым волочением называют изготовления проволок диаметром 1,0 - 4,5 мм. Машины грубого волочения сравнительно тихоходные: скорость волочения до 16 м / с, количество волок в маршруте до 13. Средним называют изготовления проволок диаметром 0,3 - 1,25 мм на более скоростных машинах со скоростью до 50 - 80 м / с и количества волок в маршруте до 25.

Для скручивания используют Клетевые, дисковые и жорсткорамови машины. Для скручивания жил малых сечений используют машины сигарного и рамочного типа, с частотой вращения до 2000 - 3000 об / мин.

Для прессования сплошных алюминиевых жил на предприятии «Южкабель» используют гидравлический пресс типа ПО - 741, характеристики которого приведены в табл. 2.18.

Таблица 2.18 - Характеристики пресса гидравлического типа ПО - 741 для изготовления сплошных алюминиевых жил

Название характеристики	Значения
Максимальная скорость прессования	120
Масса слитка, кг	28,5
Диаметр слитка, мм	175
Длина слитка, мм	438
Сечение жилы, мм2	70-240
Мощность, кВт	1315
Габариты, мм:
ширина	11400
висота	2780
длина	29150
Усилие прессования, МН	12,5

Резиновую изоляцию на резиновые оболочки накладывают горячим прессованием в специальных экструдерах на линиях непрерывной вулканизации. Преимуществом такой технологии является совмещение в единый непрерывный процесс операций наложения изоляции или оболочки, их вулканизации и испытания.

Вулканизация в специальных котлах происходит при температуре 140-160 0С в течение 30-70 минут. Скорость прессования тем больше, чем выше температура и давление в вулканизационной камере.

Изолированные жилы многожильных кабелей скручивают перед наложением поясной изоляции. Выполняется этот процесс без откручивания. Выполняется на дисковых крутильных машинах в системе трех калибров. Первый дает диаметр на 0,5 мм больше диаметра скрученного кабеля. Для облегчения скручивания в первом калибра предусматривается специальное смазывания изоляционным маслом. Второй калибр, уплотнительный, имеет диаметр на 0,5-1,0 мм меньше, чем диаметр скрученного кабеля.

Основным материалом для наложения оболочек является алюминий, а основным способом его наложения является горячее прессование. Предела прочности 60-70 МПа. Для кабелей с пластмассовой изоляцией иногда применяют стальные гофрированные оболочки, изготовленные из стальной ленты с низким содержанием углерода. Толщина такой ленты 0,3-0,5 мм. Эти оболочки дешевые и не требуют наложения брони, легче свинцовые, но требуют антикоррозионной защиты. Наложение алюминиевых оболочек происходит на гидравлических прессах марок УЗТМ 2x5000 т, П - 6043 2x2000 т, П - 958 2x2000 т. Все они горизонтальными гидравлическими прессами с двумя рабочими цилиндрами. Производительность для УЗТМ 2000кг / ч.