试述电工圆铝杆生产工艺优化路线

试述电工圆铝杆生产工艺优化路线

摘要 通过对电工圆铝杆生产关键工艺参数的优化，确定了电工圆铝杆在实际生产中的最佳工艺路线，提高了电工圆铝杆的质量和产量。

关键词 电工圆铝杆；工艺参数；优化路线

Abstract Through the critical process parameters optimization of round aluminium rods for electrical production， determine the electrical round aluminum pole in the actual production of the best route， and improves the quality and productivity of round aluminium rods for electrical purposes.

Key Words Round aluminium rods for electrical purposes； Process parameters； Optimize routes

前言

电线电缆行业仅次于汽车行业，在世界范围内，中国电线、电缆总产值已超过美国，成为世界第一大电线电缆生产国。随着中国电力工业、数据通信、城市交通等行业规模的不断扩大，对电线电缆的需求也将迅速增大，同时也刺激着电工圆铝杆生产厂家之间的激烈竞争。

我公司目前有电工圆铝杆生产线三条，均为伊东新（德阳）线缆设备有限公司制造，分别于2000年、2003年和2007年安装，可生产A2、A4、A6、A8等牌号的电工圆铝杆。这3条生产线在设备结构、装机水平和生产工艺方面存在一定的差别，但其工艺流程基本相同，即铝液经过精炼、除气、过滤，通过中间过滤包注入连铸机进行连续铸造，连铸坯进入连轧机组轧制成圆铝杆。但近年来由于设备老化严重，工艺过程控制难度增加，产品質量波动较为明显，产品质量投诉的数量也连年上升，产品市场形象受到较大影响，主要表现在：电工圆铝杆夹渣、夹气明显，拉制电线电缆时断线严重，力学性能不均匀，通调性差，线材加工难度较大，成品率低。本文根据公司3条不同生产线，从优化工艺控制及设备改进两方面入手，介绍了电工圆铝杆生产工艺优化路线，为进一步提高电工圆铝杆产品质量提供了技术支持。

1 原铝的选择

1.1 铝液中杂质对电工圆铝杆电阻率的影响

这主要包括两方面，第一类是金属元素包括铁、硅、铜、钙、镁、钛、钒、硼、锡、锌等；第二类是非金属固态夹杂物。纯铝中杂质元素越多，则电阻率增加越明显。

1.2 原铝的选择

我公司目前电工圆铝杆生产使用电解原铝来自200kA电解系列及350kA电解系，在原铝选用过程中通过在各生产区生产班组配备电脑，便于生产班组及时掌握原铝质量情况并确定多品种生产产量、质量为第一的原则进行原铝调配，保证能按照电工圆铝杆生产要求选用杂质含量较低、化学成分较为均匀、平稳的原铝，来保证后续的产品质量。

1.3 熔炼工艺的调整

通过生产试验对硼化处理的时效性有了进一步的了解，一般在添加完毕40分钟以后才可达到最佳效果，钒的含量可以降到0.003%以下，安排各班组尽量提前铝硼中间合金的添加时机，提高了硼化处理“消钛消钒”的效果，保证了产品的电阻率。同时铝硼中间合金的消耗量也由之前的1.5kg/吨铝下降至1.2kg/吨铝以下。

严格控制炉内铝液的化学成分。铝液成分中的Fe、Si含量增加，则电阻率增加，抗拉强度提高，延伸率下降。Fe、Si含量降低，抗拉强度下降，延伸率提高，因此要严格控制其含量。

下表为某一班次A4电工圆铝杆生产的炉前化学成分分析结果：

调整不合理的精炼方法，改变精炼工艺操作，将高纯氮气流量进行下调，控制精练时液泡高度不超出混合炉铝液液面20cm，增加高纯氮气在铝液中的停留时间。同时，改进精炼管，将精炼管头部封死，在精炼管周围增加细小的孔洞，细化氮气气泡和增加氮气气泡量，增加精炼效果，减少夹气情况。采用40ppi泡沫陶瓷过滤板过滤铝水，减少夹渣情况[1]。

合理控制精炼时间，要求在15分钟以上，同时精炼剂用量严格控制在2.5kg/吨铝，避免了精炼剂的不必要浪费。

静置时间要求在20分钟左右，保证了铝液内部气体及其他固体杂质的上浮、排出。

2 浇铸、轧制过程对电工圆铝杆力学性能的影响

浇铸对电工圆铝杆后续生产及成品质量起到了至关重要的作用，浇铸时铝液流量、温度的波动会对后续生产及成品质量造成很大影响，而我公司铸造一车间电工圆铝杆的浇铸过程有人工来完成，2014年4月份开始，在原有铸机、轧机设备上加装循环水水温、坯料温度、乳液温度等工艺参数实时显示，为员工掌握工艺参数、保证工艺参数的稳定提供了很大帮助，也由此制定出了更为合理、更为精细的工艺控制参数。

我们在流槽与中间包的衔接处采用导管导流，这样可以使铝液平稳地进入结晶腔，不产生紊流与湍流，保持流槽与中间包内铝液表面的氧化膜不破裂，减少

铝液的再次吸气、氧化，避免氧化膜进入铸腔形成新的夹渣；浇注系统采用新型整体结构打结，耐火材料坚固耐用，消除过去耐火材料对铝液的二次污染。在铸造过程中，严格控制铸造温度、铸造速度、冷却条件三要素，铝液出炉温度一般控制在730℃～740℃，浇铸温度680℃～710℃，冷却水在0.25～0.3Mpa，冷却水温度不高于40℃。

下表为某一班次A4电工圆铝杆生产时的工艺控制记录：

同时对部分设备进行改造，主要包括：一是，循环水冷却系统的改造，在进一步降低循环水温度的同时，降低了循环水水温波动，便于生产工艺的稳定；二是轧机乳液冷却系统，加装板式换热器，便于生产过程中对乳化液温度的更为精细的控制；三是乳液过滤系统，减少了乳化液循环过程中带入的杂质，使乳化液的冷却效果趋于稳定，同时对乳化液的用量降低、设备的维护起到了关键作用[2]。连续轧制热轧时金属具有较高的塑性，抗变形能力较低，因此可以用较少的能量得到较大的变形。在轧制中连轧机的轧制速度、轧制温度、工艺润滑是保证铝杆质量的三要素，轧制时要根据铸坯情况，及时、合理调整轧制参数，以保证铝杆质量。轧制温度过高会使坯料内部低熔点组织物熔化而造成轧件过热，出现高温脆裂和轧辊粘铝，铝杆表面有疤痕。轧制温度过低，坯料变形易造成堵杆，根据实际經验，铸锭坯料温度入轧前控制在480～520℃为宜。轧制速度直接影响铝杆的生产效率和机械性能。在铝杆的化学成分与生产冷却条件不变的情况下，轧制速度高时热效应大，出现热脆现象，铝杆抗拉强度降低，轧件易拉断；轧制速度低时铝杆抗拉强度提高，但轧制效果不佳。

3 绕线、收线部分设备的改进

原有的电工圆铝杆生产线，为保证铝杆在出线过程中顺滑、避免在出线管中造成线杆的表面划伤，采用在电工圆铝杆出线管中添加黄油进行润滑的方式，容易造成表面油污严重、线杆表面金属光泽下降明显，同时对现场环境造成了很大影响[3]。

通过对相关技术资料的查询，了解到将轧机乳液通入出线管进行润滑，通过调节水量开关向收线管水包内喷射乳化液，乳化液在收线管内对铝杆起到了降温润滑作用，并可根据要求调整水量大小来控制铝杆软硬强度。

通过现场使用，改造后的三条生产线生产出的电工圆铝杆金属光泽更加明显、现场环境大为改观、厂房内空气质量大幅提高，同时，每月减少黄油消耗3吨左右，可降低电工圆铝杆生产成本30元/吨左右。

在“无油杆”改造的同时，加装自动绕线及遥控装置，改变了以往绕线作业必须有两人专门职守、配合作业的限制，降低了作业人员劳动强度。

4 工艺优化后取得的效果

一是通过一系列的工艺优化及设备改进，目前已确定了更为合理的电工圆铝

杆生产工艺参数，方便员工及时掌握、及时调整[4]。

二是电工圆铝杆夹气、夹渣情况得到改善，与往年相比，同时期电工圆铝杆质量投诉的情况大大减少。

生产工艺更加稳定，电工圆铝杆力学性能的通条性进一步均匀，抗拉强度整盘偏差由原来的±9Mpa下降至±6Mpa。

最后从2014年9月份目前的数据来看，电工圆铝杆除外观质量继续保持良好、通条性能更加均匀外，成品率也从前几月的94%左右，稳定在了96%以上，成品各项指标超出内控标准的脱氧盘圆的产出数量也进一步得到了控制。

参考文献

[1] 娄燕雄，刘贵才.有色金属线材生产[M].长沙：中南工业大学出版社，1998：209.

[2] 黄崇祺.我国电工铝导线的研究和生产[J].电线电缆，2005，（4）：5.

[3] 杨其壁.铝的精炼与铝的性能[J].电线电缆，1986，（4）：40-44.

[4] 丁关森，黄崇祺，沈建华.影响铝线强度的因素[C].2003导体与装备技术研讨会.2003导体与装备技术研讨会论文集.上海：中国电工技术学会，2003：122-132.

朱继升（1982-），男，宁夏吴忠市青铜峡市人；学历：本科，现就职单位：宝胜（宁夏）线缆科技有限公司，研究方向：铝合金铸造。