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裸電線十年回顧與展望

一、裸電線基本概述

裸電線是電線電纜不可缺少的部分，除了光纜以外，幾乎所有的電線電纜都需要導(dǎo)體、需要裸線，而且相當(dāng)數(shù)量的一部分產(chǎn)品就以裸電線的形式出現(xiàn)，例如鋼芯鋁絞線。粗略概算，包括導(dǎo)體部分在內(nèi)的裸電線的總產(chǎn)值，約占電線電纜總產(chǎn)值的三分之一，它有著舉足輕重的作用。

裸電線、電線電纜導(dǎo)體，其材料主要是銅、銅合金、鋁、鋁合金，以及其它有色和稀有金屬材料。

在工農(nóng)業(yè)總的用銅量中，電線電纜行業(yè)用銅量占有很高的比重。九十年代初期，全國(guó)電線電纜行業(yè)的用銅量約近30萬(wàn)噸，而今年估計(jì)用銅量為80余萬(wàn)噸，約增加近二倍的用銅量，價(jià)格卻從最高每噸3萬(wàn)元至現(xiàn)在每噸1.5萬(wàn)元，下跌約50％，因此一些在缺銅時(shí)采用鋁作代用品的電線電纜產(chǎn)品又恢復(fù)采用銅，如布電線、電車(chē)線等，使銅的用量日增。銅作為電線電纜最主要的導(dǎo)電材料，又逐步向不同的用途延伸，如用作電車(chē)線的高強(qiáng)度、高耐磨的銅合金線應(yīng)運(yùn)而生；使用高純度、高精度的銅線為通信電纜等提供優(yōu)質(zhì)導(dǎo)電材料；特細(xì)銅線、超細(xì)銅線更為新型的電子儀器設(shè)備、通信設(shè)備、辦公自動(dòng)化設(shè)備等提供更為優(yōu)良的產(chǎn)品，用銅量的增加便是理所當(dāng)然的。

每年幾十萬(wàn)噸銅需要加工，從電解銅板、加工成桿、線或異型材，需要約萬(wàn)臺(tái)套以上的桿材、線材和異型材的生產(chǎn)設(shè)備，這是十分龐大的設(shè)備群體。

銅桿生產(chǎn)中最主要四種方法的設(shè)備，我國(guó)都應(yīng)有盡有。擁有2臺(tái)套浸涂法設(shè)備和至少700余臺(tái)套的上引法機(jī)組用于生產(chǎn)無(wú)氧銅桿，保守估計(jì)，設(shè)備年生產(chǎn)能力在180萬(wàn)噸至200萬(wàn)噸；從德國(guó)、美國(guó)、意大利引進(jìn)的銅鑄軋機(jī)組超過(guò)10臺(tái)套，加上國(guó)產(chǎn)的連鑄連軋機(jī)組，光亮銅桿的生產(chǎn)能力至少為50萬(wàn)噸至60萬(wàn)噸；至于原有常用的橫列式軋機(jī)軋制黑銅桿，加上用水平連鑄法制作型材的坯料，其年生產(chǎn)能力不低于30萬(wàn)噸至50萬(wàn)噸。也就是說(shuō)，我國(guó)擁有的生產(chǎn)設(shè)備中，無(wú)氧、低氧銅桿的年生產(chǎn)能力在220萬(wàn)噸至250萬(wàn)噸左右。加上黑銅桿生產(chǎn)能力，將超過(guò)300萬(wàn)噸。由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的大量出現(xiàn)，一些簡(jiǎn)易的生產(chǎn)銅桿的方法，也就無(wú)法在此估計(jì)之中。80萬(wàn)噸的需要量和250萬(wàn)噸無(wú)氧、低氧銅裝機(jī)能力之間，存在著很大的距離，因此相當(dāng)大的部分設(shè)備就不得不處于減產(chǎn)或停產(chǎn)狀態(tài)，以700余臺(tái)套上引法機(jī)組為例，估計(jì)約1/3至1/4的機(jī)組由于各種原因而處于停產(chǎn)狀態(tài)，而1/2的機(jī)組的產(chǎn)量尚未達(dá)到原設(shè)計(jì)的生產(chǎn)能力，但即使如此，由上引法機(jī)組生產(chǎn)的銅材，仍占有我國(guó)銅桿用量的半璧江山，起著重要的作用。

我國(guó)銅線拉線機(jī)約在萬(wàn)臺(tái)左右，至少有一半是由電工機(jī)械廠制造的，少量由國(guó)外引進(jìn)，這二部分設(shè)備的性能都較優(yōu)，特別至九十年代中后期，國(guó)產(chǎn)大、中、小拉采用連續(xù)退火的水平，已與國(guó)外設(shè)備逐步靠近，差距大大縮小了。然而在鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)中仍有土拉線機(jī)，這些機(jī)器能耗高、勞動(dòng)強(qiáng)度高、效率低、粗糙，難以加工質(zhì)優(yōu)的產(chǎn)品，這部分設(shè)備數(shù)量估計(jì)約為總數(shù)的一半，需要給予徹底改造或棄之不用。

裸電線中大量采用鋁，例如：鋁絞線及鋼芯鋁絞線。九十年代初期，用鋁量每年尚不超過(guò)20萬(wàn)噸，以后隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)逐年增加，由于以前國(guó)家在電力系統(tǒng)的政策上是重發(fā)電輕送電，使送電的增長(zhǎng)趕不上發(fā)電的增長(zhǎng)速度。近年來(lái)開(kāi)始的城市電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)改造，使送電的增長(zhǎng)速度急劇加快，兼之九十年代開(kāi)始建設(shè)的大型電站，像二灘電站、黃河小浪底電站和長(zhǎng)江三峽電站，將相繼逐步建成，送電便成為電站建設(shè)以后的重中之重，送電工程建設(shè)步入本世紀(jì)以來(lái)最輝煌、最燦爛的黃金時(shí)代。作為送電線路建設(shè)的最重要器材，鋁絞線及鋼芯鋁絞線、鋁包鋼芯鋁絞線的產(chǎn)量劇增。能提供500kV重要工程用的主要生產(chǎn)廠家，產(chǎn)量處于爆滿程度，創(chuàng)下了歷史最高紀(jì)錄，預(yù)計(jì)今年輸電線的產(chǎn)量為50萬(wàn)噸以上，可能達(dá)到60萬(wàn)噸。此外，我國(guó)鋼芯鋁絞線在電線電纜產(chǎn)品的出口中占有重要地位，因此在計(jì)入產(chǎn)量時(shí)，出口量是不能忽略的。

全國(guó)擁有80臺(tái)套以上的鋁連鑄連軋機(jī)，除少量機(jī)組由國(guó)外引進(jìn)外，主要由國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。近二年，每年可望新增約10臺(tái)套。80臺(tái)套機(jī)組將擁有生產(chǎn)80萬(wàn)噸以上鋁桿的能力，能制成120萬(wàn)噸鋼芯鋁絞線；此外，利用原有半連續(xù)澆鑄機(jī)生產(chǎn)方錠，用橫列式軋機(jī)軋鋁桿的生產(chǎn)方式和水平引鑄鋁桿方法，粗略估計(jì)，這二種方法尚可生產(chǎn)20萬(wàn)噸至30萬(wàn)噸的鋼芯鋁絞線。全國(guó)鋁桿的生產(chǎn)能力遠(yuǎn)大于實(shí)際所需的數(shù)量，在主要生產(chǎn)廠任務(wù)十分飽滿的情況下，其它有些工廠的連鑄連軋機(jī)年產(chǎn)才只有1千至2千噸，尚未發(fā)揮應(yīng)有效益，給企業(yè)帶來(lái)不少麻煩。

我國(guó)至少擁有400臺(tái)至500臺(tái)鋁線拉線機(jī)，絕大多數(shù)為國(guó)產(chǎn)的集線式拉線機(jī)，從五十年代開(kāi)始使用以來(lái)，幾乎沒(méi)有什么本質(zhì)上的改進(jìn)，與國(guó)外現(xiàn)代拉制鋁線的高速拉線機(jī)相比，差距是明顯的。國(guó)內(nèi)擁有為數(shù)不多的由國(guó)外引進(jìn)的鋁線高速大拉機(jī)，在生產(chǎn)中均發(fā)揮主力作用。國(guó)產(chǎn)的鋁線高速大拉機(jī)，正在積極發(fā)展之中。在鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的小工廠中，低效的單模拉線機(jī)仍有一定數(shù)量，應(yīng)予及早更換、改造或淘汰。

鋁絞線及鋼芯鋁絞線的生產(chǎn)，由于工序較少，所以在價(jià)格組成中，主要是材料和動(dòng)力。在供大于求的情況下，工廠之間競(jìng)相壓價(jià)，使產(chǎn)品的利潤(rùn)很低，有時(shí)甚至達(dá)到無(wú)利可圖的地步，這必須引起全行業(yè)的關(guān)注。

在重視送電的今天，單單依靠增加產(chǎn)量并不能增加工廠多大的效益，主要還是提高產(chǎn)品的技術(shù)含量，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。九十年代中期，我國(guó)從英國(guó)引進(jìn)的鋁包鋼生產(chǎn)線，制造優(yōu)質(zhì)的鋁包鋼線，結(jié)合500kV送電線路的建設(shè)，鋁包鋼芯鋁絞線已作為重要的線種正在被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在四家生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋁包鋼線的工廠，正成為提供高質(zhì)量輸電線的廠家，有著較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。高強(qiáng)度鋁合金導(dǎo)線以其優(yōu)良的特性，在國(guó)外已獲得十分廣泛的應(yīng)用，然我國(guó)用量尚少。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果證明，從線路建設(shè)、線路運(yùn)行都有著良好的效果，因此可以預(yù)料，在五年后，我國(guó)高強(qiáng)度鋁合金導(dǎo)線的年需要量，可能達(dá)到3萬(wàn)至4萬(wàn)噸，目前我國(guó)只有3家能生產(chǎn)高強(qiáng)度鋁合金導(dǎo)線的工廠，生產(chǎn)能力約1萬(wàn)噸，那么未來(lái)的數(shù)年間可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)家生產(chǎn)高強(qiáng)度鋁合金導(dǎo)線的工廠，這是一個(gè)值得注意的新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

二、裸電線技術(shù)的進(jìn)步

1. 銅

⑴ 銅桿制造技術(shù) 當(dāng)前最主要的有四種，分別生產(chǎn)不同材質(zhì)的銅桿。生產(chǎn)含氧量在20ppm以下的無(wú)氧銅桿，采用浸涂成型法和上引冷軋法；采用連鑄連軋法制造的銅桿為光亮銅桿；采用鑄錠、回線式（或稱(chēng)橫列式）軋制的銅桿為黑銅桿。這四種方法生產(chǎn)銅桿，我國(guó)應(yīng)有盡有。

六十年代末，美國(guó)通用電氣公司開(kāi)發(fā)浸涂成型法（Dip-forming）新工藝制造銅桿。浸涂成型是利用冷銅桿吸熱的能力，用一根較細(xì)的冷純銅芯桿（或稱(chēng)種子桿），垂直通過(guò)一只能保持一定液位高低的銅水池，使銅水與該移動(dòng)的種子桿表面銅熔合在一起，并逐步凝固結(jié)合成較粗的鑄造狀態(tài)銅桿，然后經(jīng)冷卻、熱軋、冷卻、繞制成圈，整個(gè)過(guò)程是在封閉的、有惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行的。哈爾濱電纜廠引進(jìn)了浸涂法設(shè)備后，生產(chǎn)出質(zhì)量?jī)?yōu)良的含氧量在20ppm以下的銅桿，在八十、九十年代中為該廠獲得良好聲譽(yù)與經(jīng)濟(jì)效益。

七十年代初，芬蘭的Outokumpu公司成功的采用上引冷軋法制造無(wú)氧銅桿。它是利用一種管式銅套（即石墨結(jié)晶器）其下端伸入并浸沒(méi)在熔化的銅液面下，上端與真空泵連通，開(kāi)始時(shí)將結(jié)晶器內(nèi)空氣抽出，在真空作用下，使管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，銅液徐徐吸引向上，并在引升器附近很快凝固成光亮鑄錠。然后經(jīng)冷軋或冷拉成桿。上引法生產(chǎn)的銅桿含氧量在10ppm以下，表面光亮。自八十年代初，我國(guó)由芬蘭引進(jìn)上引法生產(chǎn)銅桿的機(jī)組以后，以上海電纜研究所為主對(duì)上引組仿制并國(guó)產(chǎn)化，獲得很大成功。目前上引法銅產(chǎn)量占有我國(guó)用銅桿數(shù)量的一半。上海電纜研究所生產(chǎn)的上引法機(jī)組，產(chǎn)量世界第一，且由于質(zhì)優(yōu)價(jià)廉而暢銷(xiāo)國(guó)內(nèi)外。這是九十年代銅桿生產(chǎn)的很大成功。

國(guó)際上銅的連鑄連軋生產(chǎn)線主要有：意大利的Properzi系統(tǒng)（縮稱(chēng)CCR系統(tǒng)）、美國(guó)的South Wire系統(tǒng)（縮稱(chēng)SCR系統(tǒng)），德國(guó)的Krupp/Hazelett系統(tǒng)（縮稱(chēng)Contirod系統(tǒng)）、以及法國(guó)的SECIM系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在原理上基本相同，其差別主要在鑄機(jī)和軋機(jī)的形式和結(jié)構(gòu)上。CCR系統(tǒng)采用雙輪鑄機(jī)和Y型軋機(jī)，對(duì)大截面錠子，在原軋機(jī)前加兩平一立輥機(jī)架，箱式孔型。SCR系統(tǒng)采用一大四小的五輪鑄機(jī)，平立輥連軋機(jī)，箱－橢－圓系統(tǒng)。Contirod系統(tǒng)與SCR基本相同，但鑄機(jī)改為“無(wú)輪雙鋼帶式”，即Hazelett式。SECIM系統(tǒng)采用一大三小的四輪式連鑄機(jī)，箱－扁－圓、扁－扁－圓系統(tǒng)。我國(guó)擁有CCR、SCR和Contirod的銅連鑄連軋機(jī)十余臺(tái)，其中產(chǎn)量高的年產(chǎn)10萬(wàn)噸銅桿，而且這些連鑄連軋機(jī)生產(chǎn)出來(lái)的銅桿質(zhì)量都十分好，特別像Contirod系統(tǒng)生產(chǎn)的銅桿，深受用戶喜愛(ài)，而且有很大的出口份額。我國(guó)還自己設(shè)計(jì)制造銅連鑄連軋機(jī)，但采用者較少。

常規(guī)的、傳統(tǒng)的銅桿生產(chǎn)法，是把銅液鑄成船形錠后再加熱，經(jīng)橫列式（或稱(chēng)回線式）軋機(jī)軋制而成黑銅桿。這種銅桿表面發(fā)黑有一層氧化皮，長(zhǎng)度又受到銅船形錠重量的限制，含氧量超過(guò)200ppm至500ppm，因此影響以下工序加工的性能，特別拉細(xì)線時(shí)更受影響。拉線時(shí)斷線事故更易發(fā)生。

現(xiàn)對(duì)上述四種方法生產(chǎn)的銅桿作一個(gè)比較：

浸涂成型法：能生產(chǎn)大長(zhǎng)度光亮無(wú)氧銅桿、導(dǎo)電率為101～102％IACS，含氧量20ppm以下，銅桿圈重3.5～10噸。

上引冷軋法：能生產(chǎn)大長(zhǎng)度光亮無(wú)氧銅桿、導(dǎo)電率為101～101.6％IACS，含氧量10ppm以下，銅桿圈重2噸。

連鑄連軋法：能生產(chǎn)大長(zhǎng)度光亮低氧銅桿、導(dǎo)電率為101～102％IACS，含氧量200～300ppm，銅桿圈重達(dá)5噸。

回線軋制法：生產(chǎn)短長(zhǎng)度有氧化皮的黑銅桿，導(dǎo)電率為99.5～100.5％IACS，含氧量200～500 ppm，銅桿圈重只有86～136公斤。（因受船形銅錠重量的限制）

在歐洲曾對(duì)上述四種方法的下道工序和拉線結(jié)果進(jìn)行調(diào)查。我國(guó)在九十年代中期為發(fā)展耐冷凍漆包線，對(duì)漆包線用銅材材質(zhì)和加工工藝立題研究，經(jīng)過(guò)大量的對(duì)比試驗(yàn)得出了幾乎與歐洲試驗(yàn)相同的結(jié)論：用浸涂法生產(chǎn)的銅線斷線的次數(shù)很少；用連鑄連軋法生產(chǎn)的銅桿，由于含氧量適中，因此它的缺點(diǎn)很少，其中用Contirod法生產(chǎn)的銅桿，比SCR法或CCR法生產(chǎn)的銅桿更軟，延伸率好，表面質(zhì)量很好；用回線軋制法生產(chǎn)的銅桿，在拉制小直徑的銅線時(shí)斷頭率高。上引冷軋法生產(chǎn)的銅桿質(zhì)量也很好，但應(yīng)防止在生產(chǎn)時(shí)滲入較多的廢銅線或其它舊銅料而影響本來(lái)是良好質(zhì)量的銅桿。

⑵ 用低品位銅生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)銅桿 如上所述，電線電纜行業(yè)每年需要用數(shù)十萬(wàn)噸銅，而且都要用高品位銅，如果能從工藝上或配方上給予合適處理，采用較低品位的銅或滲入一定數(shù)量的廢銅線、雜銅，而仍能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)銅桿，這將能獲得巨大經(jīng)濟(jì)效益。為達(dá)到上述目的，九十年代我國(guó)已經(jīng)采用二項(xiàng)措施，進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，這二項(xiàng)措施是：

① 采用稀土優(yōu)化處理改善銅桿材質(zhì) 我國(guó)稀土金屬藏量極豐，在電工鋁的研究中就采用稀土優(yōu)化處理的方法，獲得成功。江蘇近年就立題研究，在低品位的銅中加入適量的稀土，提高銅桿的質(zhì)量，經(jīng)初步試驗(yàn)，已證明有這種可能，現(xiàn)在尚未獲得最終結(jié)論，一旦成功，將是一個(gè)很大成果，有著巨大的經(jīng)濟(jì)意義；

② 用橄欖爐熔銅、連鑄連軋銅桿 根據(jù)國(guó)外有關(guān)的資料介紹，用橄欖爐熔銅、連鑄連軋銅桿時(shí)，可以滲入比例較大的適當(dāng)廢銅線或較低品位的銅，而軋出優(yōu)質(zhì)銅桿。九十年代中期，上海電纜研究所在山東開(kāi)始這項(xiàng)試驗(yàn)工作，目前熔銅、連鑄連軋機(jī)組全部制作完成，并開(kāi)始軋出銅桿。機(jī)組性能和銅桿質(zhì)量仍需進(jìn)一步完善。當(dāng)這項(xiàng)成果達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)以后將可以用較為低廉的成本生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)銅桿，使銅桿生產(chǎn)技術(shù)向前提高一大步。

⑶ 特種銅線制造技術(shù)

① 電氣化鐵路接觸網(wǎng)用接觸線 中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的地區(qū)趨向是北上西移，電氣化鐵路將起著很大作用，電氣化列車(chē)向高速、重載發(fā)展，對(duì)接觸線的材質(zhì)和品種提出更高的要求。高速鐵路，時(shí)速在200公里以上，京滬高速鐵路初定時(shí)速350公里，近期按300公里實(shí)施，因此應(yīng)有合適的接觸線。

八十年代我國(guó)提供給鐵路部門(mén)的電氣化列車(chē)接觸線，有純銅線和鋼鋁電車(chē)線，由于技術(shù)上的原因只能提供單根長(zhǎng)度不大于2000m的產(chǎn)品。以后采用浸涂法、上引冷軋法或連鑄連軋法能提供大長(zhǎng)度銅桿坯料，冶金行業(yè)能提供大長(zhǎng)度型鋼坯料以后，電車(chē)線的單根長(zhǎng)度便達(dá)到和超過(guò)3000m，這是九十年代能提供的正式產(chǎn)品，為高速列車(chē)提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品邁出一大步。

在九十年代我國(guó)又開(kāi)發(fā)多種銅合金電車(chē)線，例如：CTHA-120銀銅線，抗拉強(qiáng)度365N/mm2，導(dǎo)電率96.6％IACS；CTHB-120錫銀銅線，抗拉強(qiáng)度367.5N/mm2，導(dǎo)電率90.0％IACS；CTHC-120錫銀銅線，抗拉強(qiáng)度375.8N/mm2，導(dǎo)電率85.0％IACS；CTHB-120錫銅線，抗拉強(qiáng)度360.8 N/mm2，導(dǎo)電率70.0％IACS；CGLN-250鋼鋁線，抗拉強(qiáng)度216N/mm2，導(dǎo)電率46.3％IACS。但所有這些線種的參數(shù)與京滬高速列車(chē)要求的接觸線性能：抗拉強(qiáng)度≥600 N/mm2，導(dǎo)電率≥80％IACS仍有較大距離，需要重新研制，以滿足要求，其中采用復(fù)合金屬可能是最可行的方案。

② 電氣設(shè)備用細(xì)銅線 電磁線是電機(jī)、電器、家用電器、電子和通訊等產(chǎn)品的主要配套原材料，也是使用高質(zhì)量銅線的大戶，隨著家用電器的更新?lián)Q代，電子通信行業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)漆包線、漆包線銅材要求更趨嚴(yán)格，也就是在九十年代通過(guò)對(duì)各種銅桿、銅線生產(chǎn)工藝和材質(zhì)的篩選，使之能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的漆包線。

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［aassdd 在 2007-11-27 20:29:31 編輯過(guò)］

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