裸电线十年回顾与展望

裸电线十年回顾与展望 -------------------------------------------------------------------------------- 星期四 2000年3月16日 13:37:00 来源：中国电线电缆网 字体：大 中 小

一、基本概述 裸电线是电线电缆不可缺少的部分，除了光缆以外，几乎所有的电线电缆都需要导体、需要裸线，而且相当数量的一部分产品就以裸电线的形式出现，例如钢芯铝绞线。粗略概算，包括导体部分在内的裸电线的总产值，约占电线电缆总产值的三分之一，它有着举足轻重的作用。 裸电线、电线电缆导体，其材料主要是铜、铜合金、铝、铝合金，以及其它有色和稀有金属材料。 在工农业总的用铜量中，电线电缆行业用铜量占有很高的比重。九十年代初期，全国电线电缆行业的用铜量约近30万吨，而今年估计用铜量为80余万吨，约增加近二倍的用铜量，价格却从最高每吨3万元至现在每吨1.5万元，下跌约50％，因此一些在缺铜时采用铝作代用品的电线电缆产品又恢复采用铜，如布电线、电车线等，使铜的用量日增。铜作为电线电缆最主要的导电材料，又逐步向不同的用途延伸，如用作电车线的高强度、高耐磨的铜合金线应运而生；使用高纯度、高精度的铜线为通信电缆等提供优质导电材料；特细铜线、超细铜线更为新型的电子仪器设备、通信设备、办公自动化设备等提供更为优良的产品，用铜量的增加便是理所当然的。 每年几十万吨铜需要加工，从电解铜板、加工成杆、线或异型材，需要约万台套以上的杆材、线材和异型材的生产设备，这是十分庞大的设备群体。 铜杆生产中最主要四种方法的设备，我国都应有尽有。拥有2台套浸涂法设备和至少700余台套的上引法机组用于生产无氧铜杆，保守估计，设备年生产能力在180万吨至200万吨；从德国、美国、意大利引进的铜铸轧机组超过10台套，加上国产的连铸连轧机组，光亮铜杆的生产能力至少为50万吨至60万吨；至于原有常用的横列式轧机轧制黑铜杆，加上用水平连铸法制作型材的坯料，其年生产能力不低于30万吨至50万吨。也就是说，我国拥有的生产设备中，无氧、低氧铜杆的年生产能力在220万吨至250万吨左右。加上黑铜杆生产能力，将超过300万吨。由于乡镇企业的大量出现，一些简易的生产铜杆的方法，也就无法在此估计之中。80万吨的需要量和250万吨无氧、低氧铜装机能力之间，存在着很大的距离，因此相当大的部分设备就不得不处于减产或停产状态，以700余台套上引法机组为例，估计约1/3至1/4的机组由于各种原因而处于停产状态，而1/2的机组的产量尚未达到原设计的生产能力，但即使如此，由上引法机组生产的铜材，仍占有我国铜杆用量的半璧江山，起着重要的作用。 我国铜线拉线机约在万台左右，至少有一半是由电工机械厂制造的，少量由国外引进，这二部分设备的性能都较优，特别至九十年代中后期，国产大、中、小拉采用连续退火的水平，已与国外设备逐步靠近，差距大大缩小了。然而在乡镇企业中仍有土拉线机，这些机器能耗高、劳动强度高、效率低、粗糙，难以加工质优的产品，这部分设备数量估计约为总数的一半，需要给予彻底改造或弃之不用。 裸电线中大量采用铝，例如：铝绞线及钢芯铝绞线。九十年代初期，用铝量每年尚不超过20万吨，以后随着经济的增长逐年增加，由于以前国家在电力系统的政策上是重发电轻送电，使送电的增长赶不上发电的增长速度。近年来开始的城市电网和农村电网改造，使送电的增长速度急剧加快，兼之九十年代开始建设的大型电站，像二滩电站、黄河小浪底电站和长江三峡电站，将相继逐步建成，送电便成为电站建设以后的重中之重，送电工程建设步入本世纪以来最辉煌、最灿烂的黄金时代。作为送电线路建设的最重要器材，铝绞线及钢芯铝绞线、铝包钢芯铝绞线的产量剧增。能提供500kV重要工程用的主要生产厂家，产量处于爆满程度，创下了历史最高纪录，预计今年输电线的产量为50万吨以上，可能达到60万吨。此外，我国钢芯铝绞线在电线电缆产品的出口中占有重要地位，因此在计入产量时，出口量是不能忽略的。 全国拥有80台套以上的铝连铸连轧机，除少量机组由国外引进外，主要由国内生产。近二年，每年可望新增约10台套。80台套机组将拥有生产80万吨以上铝杆的能力，能制成120万吨钢芯铝绞线；此外，利用原有半连续浇铸机生产方锭，用横列式轧机轧铝杆的生产方式和水平引铸铝杆方法，粗略估计，这二种方法尚可生产20万吨至30万吨的钢芯铝绞线。全国铝杆的生产能力远大于实际所需的数量，在主要生产厂任务十分饱满的情况下，其它有些工厂的连铸连轧机年产才只有1千至2千吨，尚未发挥应有效益，给企业带来不少麻烦。 我国至少拥有400台至500台铝线拉线机，绝大多数为国产的集线式拉线机，从五十年代开始使用以来，几乎没有什么本质上的改进，与国外现代拉制铝线的高速拉线机相比，差距是明显的。国内拥有为数不多的由国外引进的铝线高速大拉机，在生产中均发挥主力作用。国产的铝线高速大拉机，正在积极发展之中。在乡镇企业的小工厂中，低效的单模拉线机仍有一定数量，应予及早更换、改造或淘汰。 铝绞线及钢芯铝绞线的生产，由于工序较少，所以在价格组成中，主要是材料和动力。在供大于求的情况下，工厂之间竞相压价，使产品的利润很低，有时甚至达到无利可图的地步，这必须引起全行业的关注。 在重视送电的今天，单单依靠增加产量并不能增加工厂多大的效益，主要还是提高产品的技术含量，生产优质产品。九十年代中期，我国从英国引进的铝包钢生产线，制造优质的铝包钢线，结合500kV送电线路的建设，铝包钢芯铝绞线已作为重要的线种正在被越来越广泛的应用，现在四家生产优质铝包钢线的工厂，正成为提供高质量输电线的厂家，有着较好的经济效益和社会效益。高强度铝合金导线以其优良的特性，在国外已获得十分广泛的应用，然我国用量尚少。从技术经济比较结果证明，从线路建设、线路运行都有着良好的效果，因此可以预料，在五年后，我国高强度铝合金导线的年需要量，可能达到3万至4万吨，目前我国只有3家能生产高强度铝合金导线的工厂，生产能力约1万吨，那么未来的数年间可能会出现数家生产高强度铝合金导线的工厂，这是一个值得注意的新的经济增长点。 二、技术进步 1. 铜 ⑴ 铜杆制造技术 当前最主要的有四种，分别生产不同材质的铜杆。生产含氧量在20ppm以下的无氧铜杆，采用浸涂成型法和上引冷轧法；采用连铸连轧法制造的铜杆为光亮铜杆；采用铸锭、回线式（或称横列式）轧制的铜杆为黑铜杆。这四种方法生产铜杆，我国应有尽有。 六十年代末，美国通用电气公司开发浸涂成型法（Dip-forming）新工艺制造铜杆。浸涂成型是利用冷铜杆吸热的能力，用一根较细的冷纯铜芯杆（或称种子杆），垂直通过一只能保持一定液位高低的铜水池，使铜水与该移动的种子杆表面铜熔合在一起，并逐步凝固结合成较粗的铸造状态铜杆，然后经冷却、热轧、冷却、绕制成圈，整个过程是在封闭的、有惰性气体保护下进行的。哈尔滨电缆厂引进了浸涂法设备后，生产出质量优良的含氧量在20ppm以下的铜杆，在八十、九十年代中为该厂获得良好声誉与经济效益。 七十年代初，芬兰的Outokumpu公司成功的采用上引冷轧法制造无氧铜杆。它是利用一种管式铜套（即石墨结晶器）其下端伸入并浸没在熔化的铜液面下，上端与真空泵连通，开始时将结晶器内空气抽出，在真空作用下，使管内产生负压，铜液徐徐吸引向上，并在引升器附近很快凝固成光亮铸锭。然后经冷轧或冷拉成杆。上引法生产的铜杆含氧量在10ppm以下，表面光亮。自八十年代初，我国由芬兰引进上引法生产铜杆的机组以后，以上海电缆研究所为主对上引组仿制并国产化，获得很大成功。目前上引法铜产量占有我国用铜杆数量的一半。上海电缆研究所生产的上引法机组，产量世界第一，且由于质优价廉而畅销国内外。这是九十年代铜杆生产的很大成功。 国际上铜的连铸连轧生产线主要有：意大利的Properzi系统（缩称CCR系统）、美国的South Wire系统（缩称SCR系统），德国的Krupp/Hazelett系统（缩称Contirod系统）、以及法国的SECIM系统。这些系统在原理上基本相同，其差别主要在铸机和轧机的形式和结构上。CCR系统采用双轮铸机和Y型轧机，对大截面锭子，在原轧机前加两平一立辊机架，箱式孔型。SCR系统采用一大四小的五轮铸机，平立辊连轧机，箱－椭－圆系统。Contirod系统与SCR基本相同，但铸机改为“无轮双钢带式”，即Hazelett式。SECIM系统采用一大三小的四轮式连铸机，箱－扁－圆、扁－扁－圆系统。我国拥有CCR、SCR和Contirod的铜连铸连轧机十余台，其中产量高的年产10万吨铜杆，而且这些连铸连轧机生产出来的铜杆质量都十分好，特别像Contirod系统生产的铜杆，深受用户喜爱，而且有很大的出口份额。我国还自己设计制造铜连铸连轧机，但采用者较少。 常规的、传统的铜杆生产法，是把铜液铸成船形锭后再加热，经横列式（或称回线式）轧机轧制而成黑铜杆。这种铜杆表面发黑有一层氧化皮，长度又受到铜船形锭重量的限制，含氧量超过200ppm至500ppm，因此影响以下工序加工的性能，特别拉细线时更受影响。拉线时断线事故更易发生。 现对上述四种方法生产的铜杆作一个比较： 浸涂成型法：能生产大长度光亮无氧铜杆、导电率为101～102％IACS，含氧量20ppm以下，铜杆圈重3.5～10吨。 上引冷轧法：能生产大长度光亮无氧铜杆、导电率为101～101.6％IACS，含氧量10ppm以下，铜杆圈重2吨。 连铸连轧法：能生产大长度光亮低氧铜杆、导电率为101～102％IACS，含氧量200～300ppm，铜杆圈重达5吨。 回线轧制法：生产短长度有氧化皮的黑铜杆，导电率为99.5～100.5％IACS，含氧量200～500 ppm，铜杆圈重只有86～136公斤。（因受船形铜锭重量的限制） 在欧洲曾对上述四种方法的下道工序和拉线结果进行调查。我国在九十年代中期为发展耐冷冻漆包线，对漆包线用铜材材质和加工工艺立题研究，经过大量的对比试验得出了几乎与欧洲试验相同的结论：用浸涂法生产的铜线断线的次数很少；用连铸连轧法生产的铜杆，由于含氧量适中，因此它的缺点很少，其中用Contirod法生产的铜杆，比SCR法或CCR法生产的铜杆更软，延伸率好，表面质量很好；用回线轧制法生产的铜杆，在拉制小直径的铜线时断头率高。上引冷轧法生产的铜杆质量也很好，但应防止在生产时渗入较多的废铜线或其它旧铜料而影响本来是良好质量的铜杆。 ⑵ 用低品位铜生产优质铜杆 如上所述，电线电缆行业每年需要用数十万吨铜，而且都要用高品位铜，如果能从工艺上或配方上给予合适处理，采用较低品位的铜或渗入一定数量的废铜线、杂铜，而仍能生产出优质铜杆，这将能获得巨大经济效益。为达到上述目的，九十年代我国已经采用二项措施，进行开发研究，这二项措施是： ① 采用稀土优化处理改善铜杆材质 我国稀土金属藏量极丰，在电工铝的研究中就采用稀土优化处理的方法，获得成功。江苏近年就立题研究，在低品位的铜中加入适量的稀土，提高铜杆的质量，经初步试验，已证明有这种可能，现在尚未获得最终结论，一旦成功，将是一个很大成果，有着巨大的经济意义； ② 用橄榄炉熔铜、连铸连轧铜杆 根据国外有关的资料介绍，用橄榄炉熔铜、连铸连轧