矿物绝缘电缆铜带纵包焊接连续生产线工艺

矿物绝缘电缆铜带纵包焊接连续生产线(一)摘要：本文主要介绍了铜带纵包焊接连续生产线的设备、工艺，此工艺解决了电缆长度短、缩短了生产周期、降低了成本，提高了生产效率。

并介绍了轧制与拉拔在矿物绝缘电缆制造的区别。

关键词：矿物绝缘电缆；设备；材料；生产工艺；技术数据；轧制与拉拨；1、概述矿物绝缘电缆（MI）电缆也称其为氧化镁绝缘电缆，是一种无机材料电缆。

矿物绝缘电缆由铜导体、无机绝缘材料（氧化镁粉）及无缝铜管或铜带纵包焊接成的无缝铜管这三种无机材料经过多次拉拔或多次轧制组合加工而成。

这一独特结构使其具有耐火、防爆、耐高温、不老化、不引发火灾和传播火种，以及在周围着火条件下不会释放出任何有害气体和烟雾的特性，特别适用于环境恶劣、安全性要求特别高的场所或部位，尤其是适用在火灾条件下要保证安全供电的消防系统线路。

特殊需要时也可在金属护套上挤包一层聚乙烯外护或低烟无卤护套。

矿物绝缘电缆按用途不同可分为：配线电缆、加热电缆和加热元件、热电偶电缆及补偿电缆、特种电缆，在实际应用中最常用的是配线电缆，目前矿物绝缘电缆执行的国家标准是GB/T13033.1-2007,在国标之外一种新型矿物绝缘特种电缆已出现---825合金护套矿物绝缘防火电缆。

825合金护套矿物绝缘防火电缆是专为碳氢爆炸火焰及高腐蚀环境下能够正常工作（传输电力）而设计的，该电缆由一个或多个导体芯线、氧化镁粉，825合金护套组成。

导体芯线一般为镍包铜或纯镍实心芯线。

825合金电缆的外护套不能用作接地线。

825合金在氧化和还原环境下都具有抗酸和碱金属腐蚀性能，高镍成份使合金具有有效的抗应力腐蚀开裂性。

在各种介质中的耐腐蚀性都很好，如硫酸、磷酸、硝酸和有机酸，碱金属如氢氧化钠、氢氧化钾和盐酸溶液。

825合金是迄今发现的应用于高温（如石油和石化装置）生产有机硫化物、硫化氢及硫磺可燃产品的环境中具有全方位极佳性能表现的合金。

825合金护套的矿物绝缘防火电缆不但能在1200℃的高温爆炸火焰中生存30分钟，而且对于石油气体和酸雾具有极强的防腐蚀性。

由埃克森—美孚石油公司进行过试验，这个试验将825合金电缆放在一个非常近似于实际碳氢暴燃大火的环境中。

测试程序规定被测电缆必须支撑在充满汽油和柴油混合物的炉坑中，当点燃此混合物时，炉内温度急剧升高，并猛烈燃烧。

在试验中，被测电缆试样不但经受烈焰的高温，而且具摧毁性的湍动大火。

整个试验期间，平均温度超过1100℃，由于试验本身的特点，温度在1100℃水平不断上下波动。

试验显示在火灾情况下电缆能够持续正常工作。

2设备示意图2.1双铜带放线装置：构造：双铜带放线装置是一台有2个独立的放线竿和制动气刹的放线机。

两个独立的放线竿可旋转，每个放线直径范围在（240-470）mm之内。

最大带宽为320mm，旁边4根支撑条长度每根长为600mm。

铜带最重达（全部）=1400千克，普遍使用60.5mm宽的铜带（每盘最重可达700千克).作用：使铜带放线机与铜带储线器之间保持一定的张力。

铜带放线机的好处在于。

当一盘铜带用完时，在不停机的情况下，更换另一盘铜带与之焊接（氩气作为保护气，UTP银焊条填充氩弧焊接），确保生产线连续生产。

（双铜带放线装装置)2.2铜带储线器：构造：铜带储线滑轮器大小为4米高，2.5米宽。

两边是竖直的柱子，中间的顶部是一个滑轮组（6个直径360mm的滑轮）。

中间还有一个滑轮组（5个直径360mm的滑轮）。

滑轮组没有电力驱动而是有一个液压张力控制部件在铜带断裂的情况下可以使之停止。

（作为保护措施）有一个固定好安全笼内固定好的单独滑轮导引铜带进如滑轮组。

此外还有个信号装置可以确定这些滑轮的位置。

作用：保证铜带储线器中的铜带与铜带清洗机有一定的张力。

铜带储线器能够储存足够多的铜带，为铜带与铜带之间的焊接赢得充裕的时间。

（铜带储线器）(图略)2.3铜带清洗机构造：铜带清洗机长约2.5米、高约1.2米、宽约0.6米。

外壳主要部件是由耐酸的塑料制品。

它有一套控制铜含量的系统和一套控制清洗液温度的系统。

有两台用于循环自来水和清洗液的电机。

进出口宽为100mm。

内置传送带宽达64mm。

作用：10%-15%的稀硫酸和10%-20%的双氧水对铜带表面进行酸洗，去油污、去氧化等化学反应。

酸洗完的铜带再进行水洗，最后经过不低于35度的烘干传输到铜带成型轧机。

（铜带清洗机）(图略)2.4铜带成型轧机构造：一台有13个万向节的铜带成形机，由7个动力引导轧模，2台电机，7个变速箱和7个轧辊（均是一对），其余6个不用的全部都固定在主架上。

开头三个变速箱连接在一起由第一个变速箱旁的电机驱动。

后四个变速箱连接在一起由第7个变速箱旁边的电机驱动。

轧辊连接到滚动轴送出的那个变速箱。

铜带管成型轧制时，所有的这些轧辊工作必须保证同心垂直。

电机，变速箱和轧辊也都是一样的。

每一环的齿轮齿数比都一样为79：1（变速箱和轮子）电机信息：通用电机，每分钟1000转，3.8千瓦直流分激电动机。

电枢=180伏特，28.5安培。

磁场电压210伏特，1.95安培。

电机使用风扇降温。

作用：宽为60.55毫米的铜带纵包成19.8毫米的铜管，纵包成的对缝之间间隙为0.1毫米左右以便于焊接。

（铜带成型轧机）2.5焊接系统构造：焊接盒有3对直径为20mm的水冷辊。

硅油传输系统由"Watson Marlow" 504 DU 泵，有观察孔的球形传感器、硅油桶架子组成。

振动锤子组成：一个直流电机和凸轮机构中的变速箱。

电机控制面板组成：一个林肯焊机，一个单独高频的400安培电源以及焊枪，用循环冷凝水来冷却焊枪。

配有摄象机的接缝控制面板，触摸式焊接监视器。

作用：铜带纵包焊接连续生产工艺最重要的一环就是保证焊接的质量和稳定性。

铜带成管的接缝由摄像头自动跟踪并进行自动调整焊接，保证了焊接的稳定性和质量。

(焊接装置--图略)2.6 1号轧机构造：1号轧机共由7道电机组成。

它的齿轮齿数比是根据变速箱和电机的驱动皮带轮的区别有所不同.所有的轧辊机架都安装在主结构上. 轧辊机架之间都呈直角.所有轧辊机架的电机、变速箱,轧制的地方都是一样的.每轧辊机架都有直流电机带动一个带子直至变速箱.直到轧制的地方.电机信息:”通用电机”3000转每分钟,2.2千瓦直流分激电动机.电枢电压=180伏特,13.5安培.磁场电压210伏特,0.78安培.电机结构=MD132160(有脚架).控制系统: 控制全部连接到主线控制系统。

本地控制通过在一楼的主控制桌上进行微控来完成。

作用：将组合成的铜线芯、氧化镁、铜带经过多次轧制成半制品。

1号轧辊送出的电缆直径19.07mm,7号口送出电缆直径15.52mm.（图省）2.7 1号退火装置、冷却水槽和导向轮、2、3号轧机构造（1号退火装置）：125千瓦 1万赫兹水冷电机、线圈盒和水循环系统、线圈直径为30mm、玻璃垫管外径为26mm、内径为20mm 、长为1650mm。

作用（1号退火装置）：大电流感应加热电缆。

加热原理：50HZ的工频电流变为10KHZ 交流电源，采用的是可控硅变频装置、导电材料在磁场里被感应，材料本身产生涡流和磁滞损耗，使材料自身发热的一种物理现象。

构造（冷却水槽（淬火）和滑轮）：安装有导向滑轮的3350mm x 610mm x 1600 mm(纵深高度)冷却水槽.滑轮使之能在垂直方向移动,1800mm铝制滑轮,限位开关和LVDT。

水槽连接管道到到循环泵和热交换器，由水泵控制.作用（冷却水槽（淬火）和滑轮）：设计用来解决矿物电缆生产过程的三个问题。

1)将电缆由树直变成水平2)冷却1号退火装置出来的电缆3)为2号轧机轧制速度控制电路提供信号位置。

构造（2号轧机）：2号轧机共由12道电机组成：所有的轧辊机架都安装在主结构上。

轧辊机架之间都呈直角.所有轧辊的电机,变速箱,轧制的地方都是一样的。

每个轧辊的齿轮齿数比根据变速箱和电机的驱动皮带轮的区别有所不同。

电机信息:通用电机 3000转每分,2.2千瓦直）流分激电机.电枢电压180伏特,13.5安培.磁场电压=210伏特,0.78安培。

全控制系统: 控制部连接到主线控制系统。

作用：1号轧辊送出的电缆直径15.07mm,12号口送出缆直径7.88mm构造：（3号轧机同2号轧机原理一样）作用：3号轧机1号轧辊送出的电缆直径9.96mm,12号轧辊送出电缆直径为5.15mm。

（所有图略）2.8 2号退火装置、激光测径仪、涡流测试仪构造（2号退火装置）：有250千瓦,1万赫兹的水冷电机,包含六个线圈内径为30mm、长为4270mm的线圈盒、水冷系统等。

玻璃垫管外径24.5mm,内径19.5mm(700mm长)。

作用（2号退火装置）：（同1号退火炉、图省）构造（激光测径仪）：配有激光测量头.系统有报警箱作用（激光测径仪）：检测电缆的外径是否在±0.5mm范围之内。

构造（涡流测试仪）：配有探伤（焊接不良好的焊缝）激光头和显示仪器屏屏。

作用（涡流测试仪）：检测不良焊缝并报警，装有黑色冲头的气压装置打出一黑色痕迹提醒收线人员以便分头。

（图略）2.9向下式成圈收线装置构造：由有V型槽的上托盘和下转盘组成。

转柱直径1000mm，由气压活塞来控制"Fingers"和"feed roll"。

转盘直径为1160mm由链条来驱动。

作用：成圈收线、保证连续生产时更换收线盘。

（收线装置--图略）3 材料3.1导体结构图（略）矿物绝缘电缆典型的结构如右图所示。

导体、氧化镁、护套经过多次组合轧制，三者之间高度紧压、氧化镁密实度很高。

如果电缆要求具有防腐性能、可以在铜护套外再挤出一层外护层。

一般情况之下导挤出一层外护层。

一般情况之下导体和护套采用铜材料而绝缘层采用氧化镁材料。

配线电缆的导体尺寸规格相当多，从1mm2到400mm2不等，线芯数量也从1根到19根不等，一般只有单芯电缆的导体截面大于25mm2，多芯电缆7芯、12芯、19芯一般情况下其导体的截面都比较小。

2、3、4、7芯电缆如右图所示(略)。

3.2材料介绍铜带纵包焊接连续生产工艺采用的原材料是含磷的无氧铜带、可加硅油的氧化镁粉、成圈的铜导体。

含磷的无氧铜带最重可达700kg, 成圈的铜导体也重达1吨。

而灌装或瓷柱装配工艺的一根电缆只能达到200kg左右，因而从源头上，连续生产工艺保证了原材料的供应长度。

理论上讲，铜带连续生产工艺生产过程中，原材料质量的保证、电气的高稳定性，一根2L1.5的电缆可达8公里左右，由于收线装置的约束、一根2L1.5的电缆最长也可高达4公里左右。

3．2．1导体材料矿物绝缘电缆采用的导体原材料是实芯的、近似圆形截面的已退火高导电率的无氧铜。

满足导体材料的两个必要条件一个是对于电能有效传输最基本的高传导率，一个是满足工艺需要的材料的可延伸性。