книги / Технология производства проводов

3

4

ВВЕДЕНИЕ

Кабельная продукция используется во многих отраслях промышленности: в электроэнергетике, машиностроении, строительстве, сельском хозяйстве и на транспорте.

Характер использования этой продукции определяет номенклатуру кабельных изделий, которая очень обширна и включает в себя более 20 000 изделий.

Технологию изготовления кабельного изделия можно условно разделить на три основных процесса:

–получение токопроводящей жилы (ТПЖ);

–изготовление изоляции;

–изготовление собственно изделия (наложение изоляционных и различных защитных покрытий).

Производственный цикл современных кабельных заводов начинается с металлообрабатывающих цехов: прокатного и волочильного.

Основными исходными материалами кабельной промышленности являются металлические слитки (медь, алюминий, свинец, сплавы) или катанка, изоляционные материалы (лаки, бумага, пластмасса, каучук и др.) и защитные материалы (битум, мел, стальная лента и др.).

Слитки поступают в прокатный цех, нагреваются в специальных печах до необходимой температуры и прокатываются за несколько проходов на прокатном стане. Продукция прокатного цеха – медная или алюминиевая катанка, подкат или заготовка для шин и коллекторной меди – передается в волочильный цех.

В волочильных цехах из катанки получают проволоку. Часть продукции волочильных цехов является готовой кабельной продукцией: троллейбусные провода, шины, коллекторная медь. Остальная проволока передается в цеха, где производятся наложение изоляции, скрутка и наложение защитных покрытий

5

[2]. Расширение производства электрических машин, аппаратов и приборов требует увеличения выпуска обмоточных проводов. Особое место занимает производство эмалированных проводов, в основном нагревостойких.

Одним из важных направлений в этой области является развитие производства тончайших проводов, что связано с микроминиатюризацией радиотехнической и электронной аппаратуры.

В производстве эмалированных проводов главной проблемой стала необходимость резко уменьшить вредное влияние на окружающую среду с одновременным улучшением условий труда в эмаль-цехах кабельных заводов. Основным направлением работы в этой обрасти является усовершенствование каталитических устройств для сжигания отходящих газов, обеспечивающих необходимую чистоту газов, выбрасываемых в окружающую атмосферу. Важным моментом является также переход на использование эмаль-лаков с менее токсичными растворителями и внедрение технологии эмалирования из расплава смолы без применения растворителей.

Несмотрянато, чтовбудущемэмалированныепроводадолжныпостепенно заменить обмоточные провода с волокнистой изоляцией, работы по усовершенствованию проводов с волокнистой изоляциейведутся весьмаактивно. Однойизважнейшихзадачявляетсяснижениетолщины изоляции за счет изменения метрического номера применяемых синтетических и стеклянных волокон. Для проводовсбумажнойизоляцией главным вопросом всегда является вопрос качества медного или алюминиевого проводника, так как при эксплуатациимасляных трансформаторов, в которых эти провода применяются, дефекты проволоки могут вызывать концентрацию напряженности электрического поля и в результатепроисходятпробойизоляцииимежвитковоезамыкание.

Обмоточныепроводаспленочнойизоляциейиспользуются в тяговых электрических машинах, высоковольтных двигателях, электродвигателях погружных насосов нефтедобычи. Высокая нагревостойкость и электрическая прочность обусловливают их

6

высокую надежность в эксплуатации. В ряде случаев пленочная изоляцияможетбыть герметизированапутемспеканияпринагреве. Обмоточные провода с пластмассовой изоляцией применяются для намотки погружных электродвигателей насосов водопонижения.

Потребителям обмоточных проводов необходимо знать параметры и свойства обмоточных проводов в целях их правильного и наиболее эффективного использования в изделиях. Однимизважнейшихпараметров обмоточных проводов является температурный индекс.

Современное производство обмоточных проводов требует отспециалистов кабельных заводов достаточно глубоких знаний в области оборудования и технологии, методов испытаний, применяемых проводниковых и электроизоляционных материалов.

7

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 другие – цветные.

Свойства некоторых цветных металлов, применяемых в кабельной промышленности, приведены в табл. 1.1.

Таблица 1 . 1

Свойства цветных металлов

Основной проводниковый материал – медь. По электропроводности она превосходит все другие металлы (за исключением серебра), что позволяет обеспечивать минимальные габариты обмоток электрических машин, аппаратов и приборов.

Чистота применяемой меди имеет большое значение. Различные примеси даже в ничтожных количествах резко снижают проводимость меди и ухудшают ее технологические свойства.

8

Кислород находится в меди в виде закиси Cu2O, которая снижает пластичность меди, создает хрупкость при перегибах

иповышает предел прочности. Медь, содержащая больше 0,1 % кислорода, легко разрушается при горячей прокатке, плохо поддается пайке. При нагреве в восстановительной атмосфере медь, содержащая кислород, становится красноломкой, т.е. хрупкой,

ирастрескивается. 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 углекислота:

Cu2O + H2 = 2Cu + H2O,

Cu2О + CO = 2Cu + CO2.

Эти газы выходят на поверхность слитка и образуют микроскопические трещины в поверхностном слое металла. Через трещины восстановительные 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 висмута0,25 % медь крошитсяв 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 раскисления. При присадке фосфора к меди в количестве, большем, чем необходимо 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 %.

9

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 более 0,1 % в кабельном производстве вообще не применяется.

Лучшими параметрами с точки зрения применения в производстве обмоточных, в первую очередь эмалированных, проводов обладает бескислородная медь. Она превосходит обычную медь по пластичности и обеспечивает получение проволоки

случшим качеством поверхности.

Всоответствии с ГОСТ 859–78 медь по химическому составу разделяется на несколько марок. В кабельной промышленности используется только медь повышенной чистоты марок не ниже М1, М00к, М0к, М0ку, М00б, М0б, М1к, М1б, М1у.

Не применяется медь марки М1ф с повышенным 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 – раскисленная.

Цифры 00, 0 и 1 определяют содержание меди. Наибольшее содержание меди (99,9–99,99 %) имеют марки М00к, М00б.

На кабельные заводы медь поступает в слитках (вайербарсах) трапецеидальной формы со скошенными концами, а бескислородная – в слитках прямоугольной формы с закруглениями на углах. Формы медных слитков показаны на рис. 1.1.

10